2010年10月1日18时59分57秒，搭载着嫦娥二号卫星的长征三号丙运载火箭在西昌卫星发射中心点火发射。

中国探月工程二期的技术先导星“嫦娥二号”，1日傍晚在西昌卫星发射中心由“长征三号丙”运载火箭发射升空。在飞行了1533秒之后，嫦娥二号实现星箭分离，卫星入轨。

“嫦娥二号”卫星在中国首颗月球探测卫星“嫦娥一号”备份星基础上进行了技术改进和适应性改造，其主要目标是为中国探月工程二期“嫦娥三号”任务实现月面软着陆，验证部分关键技术，并对“嫦娥三号”预选月球虹湾着陆区进行高分辨率成像，同时继续开展月球科学的探测和研究。

捆绑有两个助推器的“长征三号丙”运载火箭属于中国“长征三号甲”运载火箭系列，本次航天发射，“长征三号丙”运载火箭的任务是将“嫦娥二号”卫星送入近地点高度200公里、远地点高度约38万公里的直接奔月轨道。