嫦娥壹號衛星平臺由結構分系統、熱控分系統、制導、導航與控制分系統、推進分系統、數據管理分系統、測控數傳分系統、定向天線分系統和有效載荷等9個分系統組成。這些分系統各司其職、協同工作，保證月球探測任務的順利完成。星上的有效載荷用於完成對月球的科學探測和試驗，其它分系統則為有效載荷正常工作提供支持、控制、指令和管理保證服務。
嫦娥壹號采用三體定向：太陽電池翼對太陽定向，探測儀器對月球定向，收發天線瞄向地球。嫦娥壹號首次采用雙軸天線自主指向控制技術，使天線可以上下左右自由活動，能在半球空間內實現高精度指向定位要求，從而具有對地球的跟蹤指向能力，將科學探測和遙測數據準確傳回地球，並降低通信天線的功耗。