2000年
11月，国务院新闻办公室发表了《中国的航天》政府白皮书，其中“开展以月球探测为主的深空探测的预先研究”被列入了近期发展的目标。
2003年
4月，国防科工委下达了月球探测工程关键技术攻关重大背景型号预研项目，月球探测工程进入工程立项前的攻关阶段。与此同时，国家航天局宣布正式启动月球探测工程的预先研究。
2004年
1月，国务院正式批准了绕月探测工程立项。
2月，经国务院批准，成立了绕月探测工程领导小组，由国家发改委、科技部、国防科工委、财政部、总装备部、中国科学院和中国航天科技集团公司等单位组成，国防科工委主任张云川任领导小组组长。领导小组下设绕月探测工程领导小组办公室，作为领导小组的办事机构。绕月探测工程领导小组第一次会议召开，会议通过了《绕月探测工程研制总要求》，同时将工程命名为“嫦娥工程”。
11月，绕月探测工程领导小组召开第二次会议，审议并通过工程转入初样研制阶段。
2005年
12月，绕月探测工程领导小组召开第三次会议，会议审议了《关于绕月探测工程整体转入正样研制阶段的报告》，研究决定绕月探测工程总体由初样阶段正式转入正样阶段，嫦娥一号卫星和运载火箭进入飞行产品的生产阶段，测控、发射场和地面应用系统进入系统集成和联试阶段。