“承前启后，持续发展”，这是欧阳院士对嫦娥二号承载使命的概述。他表示，嫦娥二号作为探月二期工程的先导星，在工程上的主要任务是试验验证与月面软着陆相关的部分关键技术和新设备，试验新的奔月轨道，降低探月工程二期的技术风险；其在科学上的首要任务是对月面着陆区进行详查，精细地测绘着陆区的地形地貌。总体来讲，嫦娥二号执行的是对月球“精细探测”的任务，以利于今后嫦娥三号能够安全地在月球表面软着陆，它的表现将为探月二期的实施成功奠定科学和技术基础。相对嫦娥一号来说，嫦娥二号做了多方面改进和提高，欧阳院士将其概括为八个方面：
第一嫦娥二号与嫦娥一号的轨道设计不同，这次发射的嫦娥二号将新开辟地月之间的“直航航线”，即直接发射至地月转移轨道，这将使嫦娥二号的地月飞行时间大大缩短；
第二，嫦娥二号卫星将在距月球表面约100千米高度的极轨轨道上绕月运行，较嫦娥一号距月表200千米的轨道要低，有利于对重点地区做出精细测绘；
第三，嫦娥二号直飞月球的方式对运载火箭的入轨精度和入轨速度提出了更高要求，执行此次任务长征三号丙火箭，较之前护送嫦娥一号上天的长征三号甲火箭增加了两个助推器；
第四，为获得着陆区的精细地形数据，嫦娥二号激光高度计在月面上留下的“激光足印”间距更小，激光测距精度也可达5米，从而获得月球上几个重点区域的高密度高程测量数据；
第五，嫦娥二号所携带的CCD立体相机的空间分辨率由嫦娥一号时期的120米左右提高到小于10米，其他探测设备也将有所改进，所探测到的有关月球的数据将更加详实；
第六，嫦娥二号的主要科学目标是对月球着陆区和其他重点区域进行精细测绘、立体成像，精细探测月面的元素成分与分布，月壤的电磁特性、粒度纬度和月壤层厚度，近月空间的环境等。嫦娥二号将获得的这些更高空间分辨率的探测数据可以与嫦娥一号的探测数据进行互相校核；
第七，嫦娥二号将演练嫦娥三号软着陆前的15千米×100千米椭圆轨道，这是探月卫星首次如此近地接近月表；
第八，根据月球探测二期工程的要求，新增了X频段的测控，使得我国深空测控通信能力将扩展到“地球——火星”间的距离。
