月基光学望远镜实现了两个"人类首次":首次依托地外天体平台开展自主天文观测，和首次月基-地基天文联合观测。月球上昼夜更替需要半个月，昼夜温差超过300℃，夜晚的温度只有-180℃，持续的低温不利于开展探月工作。于是月基光学望远镜同嫦娥一起，月昼工作，夜晚休眠。每当寒冷的长夜接近尾声，月基光学望远镜就会被自动唤醒，开始它连续半个月的月昼观测。

月基光学望远镜的三种工作模式:

1.待机模式

处于加电但不获取探测数据，且不进行指向调整的状态

2.指向调整模式

处于指向调整状态

3.探测模式

处于开机获取探测数据状态，当月基光学望远镜指向观测天区，满足开机成像条件时，进入探测模式

长夜结束，月昼来临时，月基光学望远镜会收到电控箱指令加电，随后进入初始模式，以默认参数开始工作。在地面观测计划事件表注入后，月基光学望远镜会根据注入事件表停止初始模式，转入事件表要求的常规观测任务。

嫦娥三号着陆后或进入月昼后允许月基光学望远镜开始工作时，在月基光学望远镜所在舱体盖板打开前需要进行仪器定标观测;等舱体盖板打开后，首先需要进行轴系定标观测，采集数据用于地面匹配天文坐标和转台轴系坐标;轴系定标完成后月基光学望远镜可以进入正式天文观测，包括定点/流量定标观测和巡天观测;最后，在进入月夜前需要提前关闭舱体盖板，进行仪器定标观测后再结束月基光学望远镜的工作。