Tổ hợp Thường Nga-6 có tổng cộng 4 mô-đun, gồm một tàu quỹ đạo (Orbiter), một tàu đổ bộ mang theo các dụng cụ chuyên dụng để thu thập mẫu vật (Lander), một tàu lấy mẫu vật (Ascender) và một tàu chứa nhỏ để mang các mẫu vật thu được về Trái Đất an toàn, còn gọi là tàu quay trở lại (Returner).
CNSA cho biết thùng chứa các mẫu vật đầu tiên trên thế giới được thu thập từ vùng khuất của Mặt Trăng đã được chuyển từ tàu bay lên sang tàu quay trở lại một cách an toàn vào lúc 15h24 cùng ngày. Sau khi rời khỏi bề mặt của Mặt Trăng vào sáng 4/6 và đi vào quỹ đạo Mặt Trăng, tàu lấy mẫu vật đã thực hiện 4 lần điều chỉnh quỹ đạo. Khi tàu bay lên ở khoảng 50 km phía trước và 10 km phía trên tổ hợp tàu quỹ đạo - tàu mang mẫu vật thu được về Trái Đất, tổ hợp này đã dần dần tiếp cận lấy mẫu vật thông qua điều khiển tự động tầm ngắn và bung ra thiết bị đón tàu để ghép nối trở lại tổ hợp.
Đây là lần thứ hai một tàu vũ trụ Trung Quốc thực hiện thành công quy trình đón và ghép nối tổ hợp ngay trên quỹ đạo Mặt Trăng. Lần đầu tiên là khi tàu Thường Nga-5 hoàn tất thành công quy trình vào năm 2020.
Tổ hợp tàu quỹ đạo - tàu quay trở lại sau đó sẽ tách khỏi tàu bay lên và chuẩn bị quay trở lại Trái Đất vào thời điểm thích hợp. Theo kế hoạch, sau khi tách khỏi tàu quỹ đạo, tàu quay trở lại sẽ hạ cánh cùng với các mẫu vật từ vùng khuất của Mặt Trăng tại bãi đáp Siziwang Banner ở Khu tự trị Nội Mông phía Bắc Trung Quốc.
Thường Nga-6 được phóng lên quỹ đạo vào ngày 3/5. Đến ngày 2/6, tổ hợp tàu đổ bộ và tàu bay lên của Thường Nga-6 đã hạ thành công xuống điểm đáp đúng như tính toán ở Bồn địa Nam Cực - Aitken thuộc vùng khuất của Mặt Trăng và hoàn thành việc lấy mẫu trong 2 ngày. Tàu bay lên mang theo những mẫu vật quý đã rời khỏi bề mặt Mặt Trăng và đi vào quỹ đạo đã định sẵn vào sáng thứ 4/6.
