“月女神”探测器共携带14台科学仪器，其中主卫星上有x射线光谱仪、γ射线光谱仪、光谱轮廓仪、多谱段成像器、地形照相机、月球雷达探测仪、激光测高计、月球磁强计、等离子体成像器、等离子体分析仪、带电粒子光谱仪、高清电视摄像机；干涉测量子卫星有甚长基线干涉测量仪和射电科学装置；中继子卫星有甚长基线干涉测量仪和通信转发器。它们用于进行全月球勘测，包括月球的元素组成和矿物分布，月面的地形地貌、重力场、磁场，同时试验验证未来探测、开发月球所需掌握的基本技术，如环月轨道进入、三轴稳定姿态控制和热控制等。

     x射线光谱仪能确定每种月球地貌的岩石类型，并勘测其区域变化模式；测量整个月壳主要元素成分；了解月壳的形成和演变，从而研究月球的起源和演变。

    γ射线光谱仪也用于研究月球组成元素分布。光谱轮廓仪是高性能光学仪器，将观测星下月面。多谱段成像器用于研究月球的矿物分布。    

    地形照相机外观

    地形照相机用于研究月球表面结构。月球雷达探测仪部件在筑波航天中心进行试验，月球雷达探测仪用于得到月球的亚表面结构信息。

    激光测高计用于对主卫星到天底方向的月面进行激光测距，首次绘制包括两极地区在内的精确月球全球地形图，所获得的数据用于研究月球内部结构。

    月球磁强计用于测量只有地磁场1/100000的弱月球磁场，对目前和远古时期（也就是说30～40亿年前）月球周围的磁场及其演变进行研究。

    上大气层等离子体成像器从月球轨道观测地球等离子体层，观测范围从x射线和紫外到可见光。

    等离子体分析仪用于测量带电粒子的能量和组成，对目前和远古时期月球周围的等离子体环境及其演变进行研究，首次对月球表面的溅射离子进行测量。

    带电粒子光谱仪用于测量高能粒子，获得月球周围的基本宇宙射线数据，预报太空的宇宙射辐射。

    高清电视摄像机用于拍摄月球表面和地球从月球表面升起的景象。

    甚长基线干涉测量仪用于测量离月面较近处的重力场，研究月球重力场分布，这在世界上还尚属首次。

    射电科学装置将通过测量射电波通过电离层时频率的变化对月球电离层进行探测。