在中国探月工程中，中国科学院为攻克工程一系列技术难关所采用的新技术、新工艺、新材料、新方法，带动了相关领域的科技进步，取得了一大批具有重大科学与应用价值的成果，推动了我国空间科学、空间技术、空间应用的发展，产生了显著的经济社会效益，为保障我国空间安全和战略利益作出了重要贡献。
在探月工程中，中科院主要负责科学目标制定，地面应用系统、卫星（探测器）系统有效载荷分系统、测控系统甚长基线干涉测量（VLBI）分系统的研制、建设和任务执行，工程配套载荷和关键重要部件研制，组织科学数据应用研究等六大任务。圆满完成嫦娥一号、二号、三号工程研制和科学探测任务，突破地月数传链路、地月VLBI测定轨、有效载荷、科学探测数据处理方法等关键技术，取得了在国际上首次获取全月面亮温及其分布规律、发现嫦娥三号着陆区一种新的岩石类型并重构了月球雨海区地质演化历史等一系列重大原创成果，为探月工程作出了突出贡献。
在嫦娥四号任务实施过程中，中科院作为工程三大核心部门之一承担了大量任务。地面应用系统由国家天文台承担，负责数据接收、处理和牵头科学应用，着陆器和巡视器上有效载荷绝大部分由中科院院属单位承研。其中，测控系统中的VLBI测轨任务由上海天文台牵头承担；上海硅酸盐研究所、上海有机化学研究所、化学研究所、大连化学物理研究所、金属研究所、合肥物质科学研究院等研发的20多种关键材料应用于运载火箭、嫦娥四号巡视器和着陆器关键部件，保障了嫦娥四号着陆区选择和安全着陆。
2020年12月17日1时59分，嫦娥五号返回器在内蒙古四子王旗预定区域成功着陆，标志着我国首次地外天体采样返回任务圆满完成。随后，重达1731克的嫦娥五号样品移交中科院。2021年10月19日，中科院发布嫦娥五号月球科研样品最新研究成果。■
