10月24日24日2点00分，我国自行研制的探月工程三期再入返回飞行试验器，在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭发射升空，准确进入近地点高度为209公里、远地点高度41.3万公里的地月转移轨道。我国探月工程首次实施的再入返回飞行试验首战告捷。

此次任务是我国探月工程三期一次重要的验证飞行试验，主要目的是突破和掌握探月航天器再入返回的关键技术，为嫦娥五号任务提供技术支持。试验任务由飞行试验器、运载火箭、发射场、测控与回收四大系统组成。用于本次发射任务的长征三号丙运载火箭和飞行试验器分别由中国航天科技集团公司一院、五院抓总研制。

根据计划，飞行试验器飞行过程约8天，在经历地月转移、月球近旁转向、月地转移、再入返回、着陆回收等五个阶段后，返回我国内蒙古自治区中部地区。任务实施期间，我国“远望”号测量船队、国内外陆基测控站，以及北京飞行控制中心和西安卫星测控中心，共同组成航天测控通信网，为任务提供持续跟踪、测量与控制。

本次任务还搭载发射了一颗卢森堡4M小卫星，主要用于验证卫星长效电池工作情况。

中央军委委员、总装备部部长张又侠，总装备部政委王洪尧，副部长牛红光，国家国防科工局局长许达哲，副局长吴艳华、王毅韧，纪检组长王双林，党组成员王承文，总工程师李本正，探月中心主任刘继忠，中国科学院副院长阴和俊，中国航天科技集团公司董事长雷凡培，总经理吴燕生，副总经理杨保华，总工程师孙为钢等领导分别在北京航天飞行控制中心和西昌卫星发射中心指导发射。