在自主喚醒后的第二個月晝期間，嫦娥三號上的科學載荷開機工作，開展既定的科學探測。其中，嫦娥三號著陸器上的月基光學望遠鏡開展了觀天探測，極紫外相機對地球等離子體層進行了觀測。這兩項均為世界上首次在月面開展的探測活動。此外，著陸器和月球車之間首次開展了UHF通信試驗。
 

　　月球車在此期間進行了巡視，在多個探測點開展了相關探測工作，測月雷達、全景相機、粒子激發X射線譜儀、紅外成像光譜儀均獲得了大量科學探測數據。第二次月夜休眠前，受復雜月面環境的影響，月球車的機構控制出現異常，有關方面正在組織專家進行排查。
 

　　嫦娥三號探測器2013年12月14日成功落月，中國成為世界上第三個有能力獨立自主實施月球軟著陸的國家。月球上一晝夜相當于地球上的約28天。嫦娥三號在月球上日出而作、日落而息，截至目前已完成兩個月晝的工作。