2019年1月3日上午10点26分，“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面东经177.6度、南纬45.5度附近的南极-艾特肯盆地内的冯·卡门撞击坑内，并通过“鹊桥”中继星传回了第一张近距离拍摄的月背影像图。
落月后，通过“鹊桥”中继星的“牵线搭桥”，“嫦娥四号”探测器进行了太阳翼和定向天线展开等工作，建立了定向天线高码速率链路，实现了月背和地面稳定通信的目标。
“嫦娥四号”是人类探测器第一次实现在月球背面着陆。其实早在中国“嫦娥三号”之前，人类已经在月球正面有过20个着陆器，然而背面为0个。
当年，美国和前苏联都曾计划对月球背面实施着陆，但是最后都以失败告终。人类首次看到月背是在1968年，“阿波罗八号”在进行载人登月任务试验的时候，宇航员威廉·安德斯从月球上空看到的。从那时开始，“阿波罗十号”一直到“阿波罗十七号”的宇航员都曾看到过月球的背面，但因技术等种种问题从来没有降落过。
首先月球背面着陆技术实现难度大。实现月球背面着陆首要解决的就是如何实现地球与探测器之间的通信。
为什么我们在地球上看不到月球的背面呢？地球巨大的引力把月球锁得牢牢的（潮汐锁定），使它围绕地球一圈的公转周期完全等于自身转动。从地球上就只能看到当初它被固定朝向地球的一面，这也就是月球背面形成的原因。
如果要实现月球背面着陆，先要解决月球对于地球和探测器间信号的阻挡。目前唯一可行的办法就是布置一颗信号中继卫星，为着陆器做准备和全程信号支持。
这个理论看上去很简单，但实施起来技术难度还是很大的。从20世纪六十年代开始，NASA（美国宇航局）就一直在提设想、论证，但从未实践过。中国通过一系列的月球探测卫星发射后，终于在2018年5月份成功部署了“鹊桥号”中继卫星；在月球背后6.5万公里之外的地月拉格朗日二点附近halo轨道簇上运行，这也是国际上首次实现月球拉格朗日L2点中继与探测。同时还有个小插曲：美国科学家在了解中国的相关计划后，希望中国能够将“鹊桥号”中继卫星的工作时间设计得更长一点，还请求“嫦娥四号”探测器在月背着陆时帮助美方放置信标机。
然后着陆区域的着陆条件也是一个巨大的考验，“嫦娥四号”着陆全程“盲操”，全靠自主系统进行操作。月球背面没有像样的平坦地形，而密布的陨石坑和纵横的沟壑是主要地形特点。尤其是着陆区南极-艾特肯盆地的地形异常复杂，最大落差高达16.1千米。
着陆主核心区域的冯·卡门环形山是太阳系中已知最大的撞击坑之一，而且地形复杂度更高。由于降落时地球传输的指挥信号需要中继卫星“鹊桥号”中转，所以无法保证地球指令和“嫦娥四号”的应答同步，所以“嫦娥四号”必须通过GNC自主操控系统在无人指挥的情况下自行决定如何降落。
综合以上几个问题，“嫦娥四号”对于中国以及人类航天都有重要意义。三个首次：即国际上首次月球背面软着陆和巡视探测；国际上首次月球拉格朗日L2点中继与探测；国际上首次月基低频射电天文观测。
“嫦娥四号”完成着落后，还要完成以下实验：
空间探索
除了对于月球背面进行地形探索外，还要收集月球背面的昼夜温度，月壤温度等数据。除此之外，由于月球自身屏蔽了来自地球的各种无线电干扰信号，在那里我国科学家能借助“嫦娥四号”获取来自宇宙深处更为纯净的信号，窥探宇宙大爆炸的秘密。
生命实验
为了探索生物在月球环境的生存状态。“嫦娥四号”将棉花、油菜、土豆、拟南芥、酵母和果蝇6种生物装在特制的生物试验舱内进行孵化繁殖。载荷罐体分别装置了“空调系统”、光导管和水仓室。罐子的保温层，能经受月表面剧烈温差的考验；内部装有自动调节温度的“空调系统”，通过温度传感器保证环境在25℃左右。
这6种生物组成了一个迷你的“生态圈”，马铃薯、拟南芥、油菜、棉花等植物通过载荷顶部盖板上的光导管吸收月面自然光，进行光合作用产生氧气和食物，供所有生物“消费”；作为“消费者”的果蝇和作为“分解者”的酵母，则会消耗氧气产生二氧化碳，供给植物进行光合作用；此外，酵母可以分解植物和果蝇废弃物而生长，酵母又可以作为果蝇的食物。在今后一段时间将会观察这些种子和微生物以及果蝇生长发育情况。这个迷你“生态圈”高度自给自足，上述的一连串生物活动，都可以在没有外界干预的情况下维持很长一段时间，唯一需要额外携带的，就是植物可水仓室携带了一个装有18ml生物专用水的水袋和电磁泵，着陆器落月并加电后，接到地面指令让电磁泵工作，将水袋中的水通过水管释放到生物舱表面，为生物生长提供水分。
国际合作
中国科学家将与众多国际机构共同完成多个实验。此次“嫦娥四号”携带了荷兰研制的低频射电探测仪，用于聆听遥远宇宙的声音；利用德国研制的月表中子与辐射剂量探测仪，“勘探” 深埋月下的“矿藏”；还将利用瑞典研制的中性原子探测仪，测量太阳风粒子在月表的作用等。
2019年底，我国还会按计划发射“嫦娥五号”，接着“嫦娥六号”和“嫦娥七号”会对月球的南极进行探测分析，随后的“嫦娥八号”则是为各国一起共同构建月球科研基地做一些前期探索。当然具体实施计划和步骤还会根据研究探测结果等一系列因素进行调整。
