当时，这个方案也叫“嫦娥工程”，由于对月球探测尚未提出一个完整的发展规划，缺乏长期和有深度的科学探测目标，而且国家的航天技术基础还没有像今天这样扎实，科学研究的价值不十分明显，再加上工程开始论证后很多单位的研制费用“猛涨”，导致这个报告被国务院领导否决了。后来，宋健同志专门写信给中科院院士、仍然在做月球研究的欧阳自远，嘱咐他一定要吸取这个教训，第一要有明确的探月目标，第二不能向国家要钱太多。
航天白皮书的味道
从热情冲动到理智缜密，月球探测的论证在经历了2次反复后更加务实了。
20世纪90年代初，继美国和前苏联之后，日本也向月球送上了一份礼物，骄傲地成为了世界第三个“月球国家”。1995年，时任“863”计划航天领域首席科学家的闵桂荣院士等人有点坐不住了，他们不无忧虑地看到，在人造卫星、载人航天和深空探测这航天科技3大领域中，深空探测至今还是我国的空白点。他们的忧虑不再是出于单纯的政治竞争，更多的是想到了在未来空间资源的分享中，作为一个发展中大国的人权和利益。因为他们在研究国际航天活动的发展趋势的时候，发现了一条清晰的脉络，人类的航天活动在经历了空间技术的研究应用阶段之后，必然地要走向空间环境的研究和利用阶段。于是，他们再一次郑重地提出了“中国也要搞月球探测”的建议，并组织成立了“863月球探测课题组”，期望把月球探测作为深空探测的起点加以推动。
在给国家的报告中他们写道：“我国已掌握卫星技术、运载火箭技术、测控网技术和发射技术，我国有一支实力雄厚的卫星技术研制队伍和空间科学研究队伍。我们对月球探测器和月球科学跟踪研究了多年，因此，我国开展月球探测活动条件已完全成熟。”
这些平时富有素养、不动声色的科学家甚至有点激动：“随着科学技术的进步，月球的战略意义、政治意义、经济意义远在南极之上。”他们在论证报告中很豪迈地写道：“拿出当年进军南极的气概，探月活动不需要跨世纪，争取在中华人民共和国成立50年大庆前实现首次中国的探月活动，加入月球国家的行列。”
这一课题组的论证工作得到了“863”专家委员会首席科学家闵桂荣和王大珩、陈芳允、王永志、孙家栋、杨家墀、王希季、屠善澄及陈述彭等十几位院士的肯定。从技术上讲似乎不存在突破不了的难关了，但是国家有钱来进行这样大的投入吗？前几次探月计划的搁浅，多多少少也与国家掏不出过多的钱有关。据著名航天专家屠善澄先生回忆，在讨论探月论证报告时，国务院发展研究中心王炯研究员从政治经济学的角度对我国开展探月工程可行性的分析十分精辟，给大家增添了极大的信心。王炯拿出了一组数据，我国当年的GDP水平与美国20世纪60年代相当，美国“阿波罗”登月计划共投入了250亿美元，我们只拿不足他们1/10的经费来进行探月，国家的经济实力是完全可以支撑的。而且，就是这1/10的经费也不是1年就要全部投入，是分10年或者更长时间陆续投入的。国家在三峡工程、南水北调工程、载人航天工程等重大工程中的投入都远远超过了当时探月论证提出的费用额度。
1995年，来自中国科学院地球化学所、空间科学应用中心和中国空间技术研究院的欧阳自远、叶自立、陈康文、禇桂柏和林文祝等专家经过1年的工作，完成了第一个较完整的月球探测可行性报告。他们通过分析国外月球探测活动发展状况，研究了我国开展月球探测的必要性，提出我国月球探测的项目与任务，论述我国开展月球探测已具备的条件，提出开展月球探测发展阶段设想和第一阶段月球探测的科学目标，第一颗月球卫星的方案设想。他们在报告中写道：“我国在航天的3大领域中（卫星、载人航天、深空探测）一直到20世纪90年代还只发展了2个领域，深空探测仍属空白。开展月球探测活动不仅能壮国威，提高民族的凝聚力，了解月球，深化人类对地球、太阳系以及宇宙的起源与演化的研究和认识，而且月球上丰富的核聚变燃料氦-3将是各国未来解决能源危机必争的对象。”
1996年，中国空间技术研究院的《月球卫星技术方案可行性研究》和《月球卫星工程关键技术研究》已勾出我国未来的月球卫星的总体轮廓。
1997年4月，中国科学院院士杨嘉墀、王大珩、陈芳允以“863”计划的名义发表了《我国月球探测技术发展的建议》。
20世纪90年代末，在中国的探月历史舞台上悄悄地出现了一个重大转机。
1998年，我国实施了政府机构的重大改革，国务院成立了新的国防科学技术工业委员会（简称国防科工委），并内设国家航天局。作为航天工业的国家主管部门，国防科工委成立伊始，就出现在月球探测规划论证的前台。它以高效的管理、有力的措施，迅速组织精兵强将推进探月工程的论证，随后带来了一连串振奋人心的好消息。
著名的航天专家栾恩杰研究员被任命为国防科工委副主任兼国家航天局局长。上任伊始，他感到了巨大压力。面对制定“中国航天的发展规划”这一重大责任，一个问题始终在这位专家型官员的大脑中萦绕盘旋：中国的航天应该包括什么？今后10年、20年中国航天的发展蓝图应该怎么样？栾恩杰心中非常清楚，在中国航天的发展历程中，如果不能用发展的眼光去看问题，没有突破和创新，就不会有中国航天的辉煌，这使他陷入深深的思考之中。
许多中国航天人和栾恩杰同样，都感受到了一种无形的压力。在参加国际会议时，他们看到，各国政要、科学家关注的不再是生产多少枚火箭，而是加大航天应用的力度，填补空间科学的空白；航天大国也不再关注制造多少颗卫星，而是谈论怎样飞往火星，去探索宇宙的起源、太阳系的变化、天体现象和生命科学的关系、宇宙环境对地球的影响等等。在这样变化了的形势下，中国航天如果不抓住新的时代脉搏、提出新的任务，不改变旧的“航天”概念，我国与先进航天国家的差距将会越来越大。
中科院的“香山会议”是一个常能冒出思维火花和智慧之光的意识流聚宝盆。1998年的金秋，香山的红叶披着灿烂的阳光，迎来了又一个中科院的科学PARTY。会上有一个声音触动了国防科工委的官员。据当时任系统一司（主管航天业务）司长的郭宝柱先生回忆，科学家们问他，我们有世界上一流的空间科学专家，可是我们只能用国外科学家用剩的二手资料做研究，总是在别人领先发布研究成果后，才开始寻找研究的缝隙。这劣势造成的缘由，是中国迄今没有自己独立的空间探测计划，我们为什么不能有自己的一手资料呢？科学家们明显地感到中国已拥有了成熟的火箭技术和卫星技术，却没有独立的空间科学探测计划，与国际上方兴未艾的宇宙探索热相比，这是一个致命的空缺，他们呼吁政府以国家计划的形式，尽快对“深空探测”处女地的开发进行规划。科学家们的努力，使政府部门对月球探测给予了高度的重视，在郭宝柱的电脑里，《中国的航天》白皮书1998年第一版的草稿里，就有了“深空探测从月球起步”的提法。
任何一种新理论的建立都离不开实践的基础。
中国航天经过近40年的发展，从初创时期的白手起家到“两弹一星”，从应用卫星到卫星应用，再到载人航天，一步一个脚印，一步一次创新。航天宽阔、开放的领域早已突破了单纯“航天技术”的狭义概念，在人类即将踏入21世纪时，栾恩杰和他的同事们终于不失时机地提出了涵盖空间技术、空间科学、空间应用3大领域的“大航天”概念。他们把空间科学纳入“大航天”之中，表达了中国航天人进军月球、太阳系乃至整个宇宙的雄心，抒发了中华民族对人类发展应有所贡献的壮志。在这里，中国航天领域的战略家们，以远见卓识的目光和“大战略”思维，开始谋划中国航天飞向深空、探测月球的美好远景；开始考虑推动以月球探测为主的深空探测活动，并通过重大工程来带动技术的创新和发展。
1999年，“863”计划专家组再次组织了月球探测目标研究，中科院还作了《中国空间科学发展战略》的研究。经过长期研究和缜密思考，科学家们对我国月球探测工程的科学目标也基本形成了比较清晰、统一的认识。2000年8月，中科院组织的专家论证会顺利地评审通过了“月球探测卫星科学目标及有效载荷”这项研究成果，标志着中国探月一期工程的科学目标被正式确立。所确定的科学目标有4项，即绘制全月面的三维立体影像图；分析月球表面14种元素的含量和分布；探测月球土壤的厚度；探测地月空间环境。2001年，“发射绕月卫星”第一期科学目标和有效载荷配置通过了国家评审。
2000年11月，国务院新闻办公室以政府文告白皮书的形式向全世界公布了中国航天的发展政策和目标，这份《中国的航天》白皮书的出台，特别是“开展以月球探测为主的深空探测的预先研究”这句话的公开披露，立刻引起了敏感的中外媒体的猜测——中国要探月了！此后的一两个月里“中国探月”一直是媒体上出现频率最高的字眼。
与轰轰烈烈的媒体“忽悠”不同，中国航天科技集团公司组织的“我国开展月球探测的概念性研究”课题组正在做着扎扎实实的基础研究工作。课题组组长是德高望重的空气动力学专家庄逢甘院士，他带领一批科技精英根据我国的国情和现有技术力量，提出了我国探月的科学目标、开展一期工程的总体方案、实施该方案的现有能力评估、探月工程中的关键技术难点、工程研制进度和费用预算。他们研究的成果成为了后来向中央汇报的立项报告的蓝本。与正式立项的版本有所不同的是，2002年课题组提出的月球探测工程最初“版本”是分5步走（现在是3步走）：第一步，发射探月卫星；第二步，实现月球软着陆；第三步，月面巡察采样并返回；第四步，2020～2030年实现载人环月轨道飞行、载人登月；第五步，2030～2050年与有关国家共建月球基地。课题组还对第一步“发射探月卫星”做了工程预算，大约需要投资11亿元（实际立项时费用预算为14亿元）。也许是考虑到工程的可行性及方方面面的承受能力，有关部门把课题组提出的前3步作为探月工程的一、二、三期工程，即绕、落、回，写入了给国家的立项报告，至于后2步，他们认为可以留待以后根据世界科技的发展趋势再决定。
2002年金秋十月，中央专委（中央研究重大工程的专门委员会）第三次会议上朱镕基总理以他惯有的务实精神，批示道：“要抓紧探月工程的论证工作，力争赶在印度前面探月。”