“嫦娥一号”卫星要探取月球的宝贵信息，就需要在地面上有一个“管家”，告诉其怎样使用各种科学探测仪器；当探测的信息源源不断从天外发回地球时，地面上的这个“管家”还要接收、处理和管理这些信息。这个连接着“天”与“地”的“管家”，就是“嫦娥工程”中的地面应用系统。
地面应用系统的核心任务是进行数据处理。以数据为纽带，地面应用系统分为5个分系统，即运行管理分系统、数据接收分系统、数据预处理分系统、科学应用和研究分系统、数据管理分系统等。
第一，运行管理分系统
该系统负责指挥调度数据采集。通俗地讲，运行管理分系统就像地面应用系统这位“管家”的“大脑”。“嫦娥一号”卫星上的很多探测仪器就如各种“器官”听从“大脑”调度。研究人员通过运行管理分系统制定并分发各种计划，协调测控系统和整个地面应用系统的任务，完成预定的科学探测与实时数据接收、处理和各种探测产品的生成，以及天地对接试验和月球探测的在轨测试。
第二，数据接收分系统
该系统负责数据收集。在运行管理分系统的调度下，探测仪器采集的数据经过数据传输天线发回地面。“嫦娥一号”卫星的地面应用系统建设了2座大口径天线（射电望远镜）用于接收数据，位于北京密云的50米射电望远镜，是目前我国口径最大的数据接收天线；另一个，位于云南昆明的40米望远镜。这两座天线把从“嫦娥一号”卫星传送来的信息全部收集起来，通过与天线配套的接收系统，送到落地存储系统中保存。
第三，数据预处理分系统
该系统负责数据预处理。通过天线接收的数据是二进制的，不是广大科学家能使用的图像、谱线等，还需要进行数据的预先处理。这个系统的最大特点是实现全自动化作业，像流水线作业一样按照预先设定的程序自动生产出合格的数据产品。这些产品就像工厂里的标准件一样，称为标准数据产品。
第四，科学应用和研究分系统
该系统负责数据深加工。通过预处理的数据是广大科学家都能识别的标准数据，但还不能为公众所理解。需要对这些数据产品进行“深加工”，形成直观地反映月球表现各种特征的图。这个系统是整个探月份工程数据处理的最后一道工序，把“嫦娥一号”卫星传回的信息转变成看得见、摸得着，形象生动的图件和文章。