11月10日，从国防科工局获悉，探月工程三期再入返回飞行试验器的服务舱11月1日与返回器分离后，经过两次轨道控制，返回到远地点54万公里、近地点600公里的大椭圆轨道，开展拓展试验任务。 11月9日16时，服务舱携带的相机在距离地球54万公里、距离月球92万公里处拍摄了清晰的地月合影图像。

　　
　　 １１月９日１６时，服务舱携带的相机在距离地球５４万公里、距离月球９２万公里处拍摄了清晰的地月合影图像。

　　 再入返回飞行试验器由返回器和服务舱共同组成，１０月２４日在西昌卫星发射中心发射升空，进入地月转移轨道。成功实施２次轨道修正后，试验器于１０月２７日飞抵月球引力影响球，开始月球近旁转向飞行。１０月２８日晚，试验器完成月球近旁转向飞行，进入月地转移轨道。１０月３０日再次成功实施１次轨道修正。

　　 １１月１日试验器的服务舱与返回器在距地面高约５０００公里处分离，随后返回器顺利着陆在内蒙古四子王旗预定区域，试验任务取得圆满成功。