嫦娥二号卫星是中国探月工程二期的技术先导星，主要目的是验证嫦娥三号任务的部分关键技术，为后续的嫦娥三号、嫦娥四号探测器实现成功落月积累经验，进一步深化嫦娥一号月球科学探测。其主要的科学探测任务包括以下几点：

1、获取月球表面三维影像，分辨率优于10m； 利用CCD立体相机获取高分辨率的月球表面三维影像，结合激光高度计获取的月表地形高程数据，可获取月球表面高精度地形数据，为后续着陆区优选提供依据，同时为划分表面的地貌单元精细结构、断裂和环形构造，提供原始资料。

2、分析月球表面元素含量和物质类型的分布特点； 利用经技术改进的γ射线谱仪和X射线谱仪，可以探测月球表面9种元素——硅、镁、铝、钙、铁、钛、钾、钍、铀的含量与分布特征，获得更高空间分辨率和探测精度的元素分布图。

3、探测月壤特性； 利用微波探测技术，测量月球表面的微波辐射特征，获取3.0GHz、7.8GHz、19.35GHz、37GHz的微波辐射亮度温度数据，估算月壤厚度。

4、探测地月与近月空间环境。 CE-2卫星在轨运行期间正是太阳活动高峰年，是探测研究太阳高能粒子事件、CME、太阳风，及他们对月球环境影响的最佳探测时期。利用太阳高能粒子探测器和太阳风离子探测器，获取行星际太阳高能粒子与太阳风离子的通量、成分、能谱及其随时空变化的特征，可研究太阳活动与地月空间及近月空间环境的相互作用；获取地月空间环境数据，可为后续探月工程提供环境科学数据。