嫦娥四号的科学任务主要是开展月球背面低频射电天文观测与研究；开展月球背面巡视区形貌、矿物组份及月表浅层结构探测与研究；试验性开展月球背面中子辐射剂量、中性原子等月球环境探测研究。
值得一提的是，嫦娥四号任务中，为增进国际交流与合作，扩大开放共享，我国与荷兰、德国、瑞典、沙特开展了4项科学载荷方面的国际合作，搭载了3项由哈尔滨工业大学、中山大学、重庆大学等国内高校研制的科学技术试验项目。
探月工程重大专项由国防科工局牵头组织实施。自2004年正式启动以来，探月工程迄今已经取得“四战四捷”——
2007年，嫦娥一号任务实现绕月探测，实现了中华民族千年奔月梦想；
2010年，嫦娥二号成功发射，获得国际最高的7米分辨率全月图和月球虹湾地区1.5米高分辨率局部影像图，飞至150万公里远的日地拉格朗日L2点进行环绕探测,此后对700万公里外的图塔蒂斯小行星进行高精度飞越探测，不断刷新中国高度；
2013年，嫦娥三号成功落月并开展月面巡视勘察，探月工程“绕、落、回”三步走的第二步战略目标全面实现，嫦娥三号着陆器成为了在月球表面工作时间最长的人造航天器；
2014年，再入返回飞行试验任务圆满成功，突破和掌握了航天器以接近第二宇宙速度再入返回关键技术，对我国月球及深空探测乃至航天事业的持续发展具有重大意义。探月工程各项任务的连续成功，开启了中国人走向深空、探索宇宙奥秘、增进人类福祉的时代。
嫦娥三号任务完成后，国防科工局牵头组织开展了嫦娥四号任务实施方案调整的论证工作。综合考虑国际前沿、科学价值、经济和技术可行性等因素，最终确定了月球背面软着陆和巡视探测的总体方案。
嫦娥四号任务由工程总体及探测器、运载火箭、发射场、测控、地面应用五大系统组成。其中，工程总体由国防科工局探月与航天工程中心承担；探测器、运载火箭分别由中国航天科技集团有限公司中国空间技术研究院、中国运载火箭技术研究院、上海航天技术研究院研制生产；发射和测控任务由中国卫星发射测控系统部负责；地面应用系统由中国科学院国家天文台承担，有效载荷由中国科学院和中国航天科技集团有限公司相关单位研制。此次发射任务是长征系列运载火箭的第294次发射。
