W dalszej kolejności wykonano manewry umożliwiające przejście na orbitę okołoksiężycową. 4 stycznia 2015 r o godzinie 15:00 UTC wykonano manewr umożliwiający opuszczenie orbity Lissajousa. Użyto do tego silników kontroli orientacji przestrzennej. Lot do Księżyca nie wymagał dużej zmiany szybkości dzięki wykorzystaniu trajektorii niskoenergetycznej. Po manewrze pojazd znajdował się na orbicie okołoziemskiej wiodącej do Księżyca. 10 stycznia, podczas przelotu koło Księżyca, wykonano manewr wejścia na orbitę okołoksiężycową (Lunar Orbit Insertion - LOI). Rozpoczął się on o godzinie 19:00 UTC. Uruchomienie silnika głównego pozwoliło na zmniejszenie jego szybkości na tyle, że pojazd został wychwycony przez pole grawitacyjne Księżyca. Orbita początkowa charakteryzowała się perycentrum na wysokości 200 km, apocentrum 5 300 km, okresem obiegu 8 godzin i nachyleniem w stosunku do równika 43.7°. 11 stycznia wykonano manewr obniżenia apocentrum. Polegał on na uruchomieniu silnika głównego w perycentrum. Dzięki niemu pojazd znalazł się na silnie eliptycznej orbicie z perycentrum na wysokości 200 km i apocentrum 5 300 km. 12 listopada w perycentrum orbity wykonano manewr ukoławiający orbitę na wysokości 200 km. Okres obiegu wynosił 127 minut. Tym samym pojazd znalazł się na orbicie roboczej. Podobna orbita została wykorzystana podczas misji Chang'e 3. Zostanie również użyta w trakcie misji Chang'e 5.
W lutym i marcu 2015 planowane jest wykonanie testów manewrów przeprowadzanych podczas cumowania dwóch pojazdów na orbicie okołoksiężycowej. Cel spotkania będzie wirtualny, będzie to określona lokalizacja w przestrzeni. Umożliwi to przetestowanie manewrów przewidzianych podczas cumowania modułu wzlotowego sondy Chang'e 5 do pojazdu powrotnego połączonego z modułem serwisowym. W kwietniu 2015 r statek wykona zdjęcia planowanego miejsca lądowania Chang'e 5. Użytkowanie pojazdu jest planowane co najmniej do maja 2015r.