2010年9月30日9时，用于发射嫦娥二号卫星的长征三号丙运载火箭开始燃料加注。

10月1日18时59分57秒，拖着橘红色火焰的长征三号丙火箭带着嫦娥二号直冲云霄。25分钟后，卫星进入近地点高度200公里、远地点高度约38万公里的地月转移轨道。

10月2日12时25分，嫦娥二号顺利完成首次地月转移轨道中途修正。由于控制非常精准，首次中途修正后的轨道能够满足卫星到达近月制动点的精度要求，因此取消了原计划进行的第二次和第三次中途修正。

10月3日，我国为探月工程二期任务研制的专项测控设备——S/X频段统一测控系统在嫦娥二号卫星的X频段测控试验中首次投入使用，设备各项指标均达到设计要求。

10月4日9时25分和35分，太阳风离子探测器和?酌射线谱仪开机。

10月5日，嫦娥二号传回首批科学数据。

10月6日11时06分，嫦娥二号卫星开始实施第一次近月制动，32分钟后，卫星顺利进入周期约12小时的椭圆环月轨道。嫦娥二号成为我国第二颗绕月探测卫星。

据悉，北京航天飞行控制中心将于近日择机对嫦娥二号实施一次轨道平面机动和两次近月制动，确保卫星进入周期约118分钟的“使命轨道”。通过在轨测试后，卫星将开展科学探测活动。