嫦娥六号探测器是作为嫦娥五号的备份一同研制，其系统构成相同。嫦娥六号总重8.2吨，由轨道器、返回器、着陆器、上升器四部分组成，在发射升空经历地月转移、近月制动、环月飞行后，着陆器和上升器组合体与轨道器和返回器组合体分离，着陆器上升器组合体择机实施月球背面预选区域软着陆，开展月面自动采样并由返回器携带月壤最终返回地球 。嫦娥六号着陆区为月球背面南极-艾特肯盆地，进行形貌探测和地质背景勘察等工作，去发现并采集不同地域、不同时期的月球样品。为增进国际合作，嫦娥六号任务搭载了法国的氡气探测仪、欧空局的负离子探测仪、意大利的激光角反射镜、巴基斯坦的立方星等4个国家的载荷和卫星项目。