Для обеспечения связи с аппаратом ввиду отсутствия прямой видимости с Землёй используется ранее запущенный спутник–ретранслятор. 

На зонде «Чанъэ–4» установлены камеры, инфракрасный спектрометр, георадар, голландский низкочастотный спектрометр, шведский прибор для изучения воздействия на поверхность Луны солнечного ветра и немецкий нейтронный дозиметр. Важной задачей в рамках миссии станут биологические эксперименты.

Вместе со станцией на обратную сторону Луны в герметичном контейнере отправились семена картофеля, резуховидки Таля (растения семейства капустных) и яйца шелкопряда.

Исследователи планируют проверить, возможно ли создать в космическом аппарате замкнутую экосистему, в которой личинки будут вырабатывать углекислый газ, а растения — преобразовывать его в кислород с помощью фотосинтеза.