12月3日23時10分，嫦娥五號上升器月麵點火，3000牛發動機工作約6分鐘後，順利將攜帶月壤的上升器送入到預定環月軌道，成功實現我國首次實現地外天體起飛。專家介紹，與地面起飛不同，嫦娥五號上升器月面起飛不具備成熟的發射塔架系統，著陸器相當於上升器的“臨時塔架”，上升器起飛存在起飛初始基準與起飛平台姿態不確定、發動機羽流導流空間受限、地月環境差異等問題；

此外，由於月球上沒有導航星座，上升器起飛後，需在地面測控輔助下，借助自身攜帶的特殊敏感器實現自主定位、定姿。

點火起飛前，著上組合體實現月面國旗展開以及上升器、著陸器的解鎖分離。此次國旗展開是我國在月球表面首次實現國旗的“獨立展示”，根據回傳影像顯示，五星紅旗在陽光照耀下，“中國紅”格外鮮豔。

點火起飛後，上升器經歷垂直上升、姿態調整和軌道射入三個階段，進入預定環月飛行軌道。隨後，上升器將與環月等待的軌返組合體交會對接，將月球樣品轉移到返回器，後者將等待合適的月地入射窗口，做好返回地球的準備。