我国首次绕月探测工程，将开创我国航天史上的多项第一。

——第一次探测月球。嫦娥一号卫星是我国首次开展对地球以外天体进行探测的飞行器，主要任务是携带有效载荷进入环月轨道对月球进行科学探测。

——第一次突破地球近地轨道。月球距离地球的平均距离为３８万公里，从地球到达月球轨道至少需要１０次较大的轨道控制，而神舟六号飞船仅需要３次左右的轨道控制。

——第一次为月球“画像”，真正用立体相机来获得月球三维影像。我国这次绕月探测工程的４个科学目标中，第一个科学目标即为获取月球的三维影像，而至今国际上还没有覆盖月球全球的三维照片。

——第一次探测月球表面元素。这次绕月探测工程的一项重要科学目标，是分析月球表面有用元素及物质类型的含量和分布，对月球表面有开发利用和研究价值的元素含量与分布进行探测。我国将在美国探测的５种元素的基础上，再增加９种，共探测１４种元素的分布。

——第一次利用微波辐射计探测月壤厚度及其分布。虽然以前对月探测也曾做过月壤厚度的测量，包括实地的测量，但真正对全月球月壤厚度的测量，目前还没有实现。

——第一次在航天器的测控中引入天文测量手段。我国目前的测控站只能支持近地航天器的测控，还没有专门的深空测控站，因此在绕月探测工程中引入了天文手段以补充现有航天测控网不足的方案。用于观测恒星的大型射电望远镜，将在嫦娥一号卫星测控任务中发挥重要作用。

——第一次利用国际联网对航天器进行深控。欧洲空间局的库鲁站、新诺舍站、马斯帕拉马斯３个测控站，以及智利的ＣＥＥ测控站，将采用国际通用的传输协议对嫦娥一号卫星提供测控支持。