難關1﹕好比在高速路上飛馳的汽車，速度慢了耽誤時間，速度太快又不能及時煞車，錯過了目的地，或者一頭撞上去，都不能完成任務。能否在指定的月球虹灣區域準確落下，是嫦娥三號探測器實施軟着陸首先面臨的難題。
在人類探測器軟着陸月球的歷史中，就有過沒能「煞住車」的先例，比如美國1962年發射的徘徊者3號，從距月球36793千米處飛過，「煞車」失敗。所以，嫦娥三號的「煞車」時間是否合適、遠近距離是否準確，都是此次任務的技術難點和關鍵。為此，北京飛控中心已做了充分的準備。
難關2﹕落月過程中，要實時測量探測器運動的速度、高度，隨時調整，而且月面地形地貌很複雜，還要尋找安全的着陸區等，「這些工作都要在很短的時間內完成，而且完全靠探測器自主完成，所以自主導航控制是個難點。」嫦娥三號探測器系統總設計師孫澤洲說。
15公里開始的「動力下降」階段，被業內人士形容為最驚心的環節，也稱黑色720秒。嫦娥三號要完全依靠自主導航控制，完成降低高度、確定着陸點、實施軟着陸等關鍵動作，人工干預的可能性幾乎為零。「在這個時段內，測控都跟不上了，只能事先把程序設定好。」嫦娥三號探測器系統副總指揮譚梅表示。
着陸器GNC系統設計了專門的敏感器，進行對月測速、測距和地形識別，確保探測器在着陸段自主制導、導航與控制。
難關3﹕月球上沒有大氣，這就決定了月面着陸與地球着陸方式完全不同，它是真空狀態下的軟着陸。
「沒有大氣也就意味着不能利用空氣摩擦實現減速。嫦娥三號探測器要實現月面安全軟着陸，傳統火箭發動機和推進系統無法完成這一任務。因為在月球這一無大氣天體表面進行的軟着陸機動飛行中，傳統發動機無法實現推力的變化。」孫澤洲說。
為此次任務新研製的7500牛變推力發動機，能夠進行連續可調節變推力，進而對嫦娥三號實現精準控制，很好地解決了這一難題。但由於是首次研製和使用，7500牛變推力發動機最終的表現如何，還有待實踐的考驗。
難關4﹕嫦娥三號着陸地點，選在較為平坦的虹灣區域。但最終的落月點選擇，仍存在一定難度。「月球表面從宏觀的來說相對還是比較平坦的，但小範圍，比如50米×50米或者10米×10米的小環境，它的地形地貌是什麼樣子還不是很清楚，也不知道最終會降落到什麼地方，這對我們而言是一個很大的考驗。儘管採取了很多措施，但風險還是比較大，因為那裏的月石、月坑很多，可能碰到石頭，也可能碰到壕溝，這些情況都可能存在。」吳偉仁說。
難關5﹕當探測器着陸在月面時，着陸器撞擊月面會形成較大的衝擊力，這可能造成探測器出現翻倒的情況。在美蘇以往的月球探測器軟着陸歷史中，發生過「軟着陸」變「硬着陸」的情況，比如蘇聯1965年發射的月球8號就是撞擊了月面，軟着陸失敗。
另外，着陸器落在月球會激揚起月塵，月球塵埃如果附着於探測器表面，能引起光學系統靈敏度下降、機械結構卡死等故障。同時由於月球表面覆蓋著一層鬆軟且崎嶇不平的月壤，這些都給着陸帶來了困難。對此，研製團隊充分考慮了月壤物理力學特性對着陸衝擊、穩定性的影響以及月塵的理化特性等，採用特殊的材料、設計和工藝，研製出全新的着陸緩衝系統，解決上述難題，確保探測器實施軟着陸過程中，在一定姿態範圍內不翻倒、不陷落。
