嫦娥壹號是中國的首顆繞月人造衛星，由中國空間技術研究院承擔研制。嫦娥壹號平臺以中國已成熟的東方紅三號衛星平臺為基礎進行研制，並充分繼承“中國資源二號衛星”、“中巴地球資源衛星”等衛星的現有成熟技術和產品，進行適應性改造。衛星平臺利用東方紅三號衛星平臺技術研制，對結構、推進、電源、測控和數傳等8個分系統進行了適應性修改。嫦娥壹號星體為壹個2米×1.72米×2.2米的長方體，兩側各有壹個太陽能電池帆板，完全展開後最大跨度達18.1米，重2350千克。有效載荷包括CCD立體相機、成像光譜儀、太陽宇宙射線監測器和低能粒子探測器等科學探測儀器。
嫦娥壹號月球探測衛星由衛星平臺和有效載荷兩大部分組成。嫦娥壹號衛星平臺由結構分系統、熱控分系統、制導，導航與控制分系統、推進分系統、數據管理分系統、測控數傳分系統、定向天線分系統和有效載荷等9個分系統組成。這些分系統各司其職、協同工作，保證月球探測任務的順利完成。星上的有效載荷用於完成對月球的科學探測和試驗，其它分系統則為有效載荷正常工作提供支持、控制、指令和管理保證服務。
嫦娥壹號的工程目標包括：研制、發射中國第壹顆探月衛星；初步掌握繞月探測基本技術；開展月球科學探測；建設月球探測航天工程系統；為月球探測後續工程積累經驗。嫦娥壹號負擔的任務包括4項科學任務：拍攝三維月球地形圖；探測月球上特殊元素的分布；探測月球土壤厚度以及氦-3的儲量；探測距離地球40萬公裏的空間環境。“嫦娥壹號”衛星主要用於獲取月球表面三維影像、分析月球表面有關物質元素的分布特點、探測月壤厚度、探測地月空間環境等。
根據中國月球探測工程的四項科學任務，在嫦娥壹號上搭載了8種24臺件科學探測儀器，重130千克，即微波探測儀系統、γ射線譜儀、X射線譜儀、激光高度計、太陽高能粒子探測器、太陽風離子探測器、CCD立體相機、幹涉成像光譜儀。
在初樣研制階段，有電性星和結構星這兩顆初樣衛星承擔衛星測試工作。電性星的試驗主要是用於壹些帶有電子性能的設備的綜合測試，結構星的試驗主要是要考核結構設計的合理性，和整星上溫度控制設計的合理性。兩顆初樣星進行整星測試。整個初樣測試階段持續到2007年6月份，隨後進入衛星正樣星的研制階段，進行“嫦娥壹號”正樣衛星的研制。
為了保證完成月球探測工程任務，對承擔衛星發射任務的長征三號甲火箭進行了41項可靠性的設計工作，以提高其運載可靠性。
“嫦娥壹號”月球探測衛星於2007年10月24日在西昌衛星發射中心由“長征三號甲”運載火箭發射升空。運行在距月球表面200千米的圓形極軌道上執行科學探測任務。
北京時間2007年10月24日18時05分（UTC＋8時）左右，嫦娥壹號探測器從西昌衛星發射中心由長征三號甲運載火箭成功發射。衛星發射後，將用8天至9天時間完成調相軌道段、地月轉移軌道段和環月軌道段飛行。經過8次變軌後，於11月7日正式進入工作軌道。11月18日衛星轉為對月定向姿態，11月20日開始傳回探測數據。
2007年11月26日，中國國家航天局正式公布嫦娥壹號衛星傳回的第壹幅月面圖像。
2007年12月12日上午10時，慶祝我國首次月球探測工程圓滿成功大會在北京人民大會堂舉行。