“嫦娥一號”衛星要探取月球的寶貴信息，就需要在地麵上有一個“管家”，告訴其怎樣使用各種科學探測儀器；當探測的信息源源不斷從天外發回地球時，地麵上的這個“管家”還要接收、處理和管理這些信息。這個連接著“天”與“地”的“管家”，就是“嫦娥工程”中的地麵應用係統。
地麵應用係統的核心任務是進行數據處理。以數據為紐帶，地麵應用係統分為5個分係統，即運行管理分係統、數據接收分係統、數據預處理分係統、科學應用和研究分係統、數據管理分係統等。
第一，運行管理分係統
該係統負責指揮調度數據采集。通俗地講，運行管理分係統就像地麵應用係統這位“管家”的“大腦”。“嫦娥一號”衛星上的很多探測儀器就如各種“器官”聽從“大腦”調度。研究人員通過運行管理分係統製定並分發各種計劃，協調測控係統和整個地麵應用係統的任務，完成預定的科學探測與實時數據接收、處理和各種探測產品的生成，以及天地對接試驗和月球探測的在軌測試。
第二，數據接收分係統
該係統負責數據收集。在運行管理分係統的調度下，探測儀器采集的數據經過數據傳輸天線發回地麵。“嫦娥一號”衛星的地麵應用係統建設了2座大口徑天線（射電望遠鏡）用於接收數據，位於北京密雲的50米射電望遠鏡，是目前我國口徑最大的數據接收天線；另一個，位於雲南昆明的40米望遠鏡。這兩座天線把從“嫦娥一號”衛星傳送來的信息全部收集起來，通過與天線配套的接收係統，送到落地存儲係統中保存。
第三，數據預處理分係統
該係統負責數據預處理。通過天線接收的數據是二進製的，不是廣大科學家能使用的圖像、譜線等，還需要進行數據的預先處理。這個係統的最大特點是實現全自動化作業，像流水線作業一樣按照預先設定的程序自動生產出合格的數據產品。這些產品就像工廠裏的標準件一樣，稱為標準數據產品。
第四，科學應用和研究分係統
該係統負責數據深加工。通過預處理的數據是廣大科學家都能識別的標準數據，但還不能為公眾所理解。需要對這些數據產品進行“深加工”，形成直觀地反映月球表現各種特征的圖。這個係統是整個探月份工程數據處理的最後一道工序，把“嫦娥一號”衛星傳回的信息轉變成看得見、摸得著，形象生動的圖件和文章。