玉兔號是中國首輛月球車，和著陸器共同組成嫦娥三號探測器。玉兔號月球車設計質量140千克，能源為太陽能，能夠耐受月球表面真空、強輻射、攝氏零下180度到零上150度極限溫度等極端環境。月球車具備20度爬坡、20釐米越障能力，並配備有全景相機、紅外成像光譜儀、測月雷達、粒子激發X射線譜儀等科學探測儀器。
2013年12月2日1時30分，中國在西昌衛星發射中心成功將嫦娥三號探測器送入軌道。2013年12月15日4時35分，嫦娥三號著陸器與巡視器分離，"玉兔號"巡視器順利駛抵月球表面。2013年12月15日23時45分完成玉兔號圍繞嫦娥三號旋轉拍照，並傳回照片。2014年1月25日凌晨，嫦娥三號月球車進入第二次月夜休眠。但在休眠前，受複雜月面環境的影響，月球車的機構控制出現異常。2014年2月10日，第一次玉兔號喚醒失敗。2014年2月12日夜，玉兔號月球車已全面甦醒，狀態趨於好轉，但是出現問題的"機構"仍然有待進一步恢復。
2016年7月31日晚，"玉兔"號月球車超額完成任務，停止工作，著陸器狀態良好。玉兔號預期服役3個月，時間過去了兩年半多，也是超長服役兩年多，玉兔號是中國在月球上留下的第一個足跡，意義深遠。它一共在月球上工作了972天。
"玉兔號"的樣機，呈長方形盒狀，長1.5米，寬1米，高1.1米，周身金光閃閃，耀眼奪目。黃金甲"是為了反射月球白晝的強光，降低晝夜溫差，同時阻擋宇宙中各種高能粒子的輻射，支持和保護月球車的腹中"秘器"--紅外成像光譜儀、激光點陣器等10多套科學探測儀器。
肩部有兩片可以打開的太陽能電池帆板，她的腿部是六個輪狀的移動裝置，"玉兔號"對"車輪"要求極高。研製中，科研人員曾拿出四輪、六輪、八輪以及履帶式等幾十種方案。最終，確定為"六輪獨立驅動，四輪獨立轉向"的方案。"玉兔號"上裝有一個地月對話通訊天線;頭頂的導航相機與前後方的避障相機;負責鑽孔、研磨和採樣的機械臂。
"玉兔號"具備20度爬坡、20釐米越障能力，可耐受330攝氏度溫差。月球重力約為地球的六分之一，表面土壤非常鬆軟，凹凸不平，有石塊、有隕石坑，還有陡峭的高坡。在這種環境中，月球車既不能打滑，更不能翻車。為了克服這些困難，"玉兔號"上有全景相機和導航相機，總計是四臺。
通過相機"觀察"周圍環境，對月面障礙進行感知和識別，然後對巡視的路徑進行規劃。遇到超過20度的斜坡、高於20釐米的石塊或直徑大於2米的撞擊坑，能夠自主判斷安全避讓。月球車在月面"行走"風險重重，月壤細粒會大量揚起，形成月塵，一旦附著很難清除。月塵可能引起月球車很多故障，包括機械結構卡死、密封機構失效、光學系統靈敏度下降等。
在月表形貌綜合模擬試驗控制室，為模擬月球環境，科研人員特地從長白山運回與月球表面物質成分相近的火山灰，並通過鋼絲吊掛月球車，模擬微重力環境。經過測試，"'玉兔號'在月面巡視時採取自主導航和地面遙控的組合模式，不僅可以自主前進、轉彎、後退，還可以原地打轉、橫向側擺，確保在危機四伏的月面上暢行無阻。"
"玉兔號"月球車8個分系統--"玉兔號"月球車由移動、導航控制、電源、熱控、結構與機構、綜合電子、測控數傳、有效載荷8個分系統組成，被形象稱之為"八仙過海，各顯神通"。
移動分系統:採用輪式、搖臂懸架方案，具備前進、後退、原地轉向、行進間轉向、20度爬坡、20釐米越障能力;
導航控制分系統: 攜帶有相機及大量傳感器，在得知周圍環境、自身姿態、位置等信息後，可通過地面或車內裝置，確定速度、規劃路徑、緊急避障、控制運動、監測安全;
電源分系統:由兩個太陽電池陣、一組鋰離子電池組、休眠喚醒模塊、電源控制器組成，利用太陽能為車上儀器和設備提供電源;
熱控分系統:利用導熱流體迴路、隔熱組件、散熱面設計、電加熱器、同位素熱源，可使月球車工作時艙內溫度控制在+55℃~-20℃之間;
結構與機構分系統:由結構和太陽翼機械部分、桅杆、機械臂構成，主要為各種儀器、設備、有效載荷提供工作平臺;
綜合電子分系統:將中心計算機、驅動模塊、處理模塊等集中一體化，採用實時操作系統，實現遙測遙控、數據管理、導航控制、移動與機構的驅動控制等功能;
測控數傳分系統: 保證月球車與地球38.4萬公里的通信以及與著陸器之間的通信;
有效載荷分系統:月球車配備的科學探測儀器，包括全景相機、紅外成像光譜儀、測月雷達、粒子激發X射線譜儀等。
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