第一，限定月球火山活动时限。此前对月球陨石的研究已经证实，远古月球大约在43.5亿年前开始发生火山活动，但结束时间尚不明确。对嫦娥五号样品中富铀矿物的定年将可能将月球火山活动的结束时间延伸至约15亿年甚至更年轻。
第二，修正月球撞击坑年代曲线。目前，撞击坑大小-频率统计定年法是对行星表面定年的唯一方法，应用中主要依靠基于已知年代样品作为“定标点”形成的“年代曲线”。针对该“年代曲线”在10-30亿年范围内缺乏定标点的现状，年龄在10-20亿年范围内的嫦娥五号样品将为年代曲线提供一个甚至多个可靠的定标点，提高“年代曲线”可靠性。
第三，制约月球磁场结束时间及内部状态。目前，月球没有全球性磁场，而阿波罗样品的研究却表明，大约30亿年前的月球存在全球性磁场，月球磁场如何产生、又在何时消失，成为月球热演化过程中最受关注的事件之一。嫦娥五号样品也有望在月球磁场变化曲线上投上一个甚至数个可靠的定标点，增进人类对月球磁场及内部热状态的认识。
第四，揭示深部月幔性质及优化月球岩浆洋模型。“岩浆洋模型”是月球演化历史中的重要科学问题，中高钛玄武岩的采样能为这一模型提供诸多证据。年轻于20亿年的嫦娥五号样品相对于老于30亿年的阿波罗样品将更可能起源于更深处月幔，从而反映深部月幔性质，加深对月幔分层及不均一性的了解。同时，嫦娥五号样品将有可能提供钛铁矿倒转及中高钛月幔源区的关键性证据。
第五，风暴洋克里普地体性质。“克里普地体”（KREEP）以钾（K）、稀土元素（REE）和磷（P）而得名。目前为止，对KREEP元素的富集机制并没有很好的认识。嫦娥五号年轻玄武岩富集这类元素，将可能为该问题的解决开启窗口。
第六，外来溅射物及其反映的地质历史。嫦娥五号样品可能由原位玄武质月壤和外来物质组成，其中外来物质包括外来溅射物、外来高地及富硅物质和外来陨石质物质。这些外来的撞击坑溅射物质如果被采集，将具有限定撞击坑年代学曲线、区域次表层结构、远处玄武岩性质及源区等重要意义。
