嫦娥三号任务有八大创新点。
第一、首次开展我国航天器在地外天体软着陆，涉及的关键技术包括地外天体着陆的全新航天器研制；无人着陆的控制方案；大动态、高精度导航敏感器的研制；7500牛变推力发动机的研制等。
其二、首次开展我国航天器在地外天体巡视探测。研制自动巡视探测器，是车辆技术、机器人技术和航天器技术三大技术的集合。
其三、首次开展对月面探测器的遥操作。月球车在月面巡视探测采取自主导航和地面遥操作相结合。科学家提出科学探测需求，以此为牵引对巡视器任务进行多层次规划。
其四、突破多窗口、窄宽度发射和高精度入轨技术。嫦娥一号、二号的发射窗口当天一次，宽度为35分钟。而嫦娥三号连续三天，每天两个窗口，而且每个窗口都很窄。第一天的第一个窗口约4分钟，第二个窗口约1分钟。跟嫦娥二号一样，嫦娥三号直接进入地月转移轨道，但是入轨精度与嫦娥二号相比提高了许多。
其五、首次研建我国大型深空站，初步建成覆盖行星际的深空测控网。嫦娥三号任务中我国将首次采用三向测量技术；开展着陆器和巡视器两器间月面通讯。
其六、首次在月面开展多种科学探测。采用月基光学望远镜，利用月球上有利空间位置进行天文观测；在国际上首次利用极紫外相机来对地球等离子体层进行观测；利用测月雷达对巡视路线上的月壳浅层结构厚度等进行剖面式观测；利用X射线谱仪和红外成像光谱仪对月面元素和物质成分进行探测。
其七、首次在我国航天器上采用同位素热源和两相流体回路技术，以满足探测器在月夜极端温度环境下生存需要。
其八、研制了一系列特种实验设施，形成一系列先进实验方法。比如月面六分之一地球重力的模拟；高真空复杂地形地貌模拟；以及变推力发动机的试车；探测器内外场实验等。