首先玉兔号发现了一种新类型的玄武岩，并且这一玄武岩单元规模巨大。粒子激发X射线谱仪获得了月壤12种元素的准确含量。与阿波罗月海盆地的月壤相比，我们发现嫦娥三号着陆处的月壤铁和钛含量较高，而铝含量较低，在成分上表现出了截然不同之处，说明其下的玄武岩是一种新的类型。另外这里的月壤中富含钾、锆、钇、铌，表明这种玄武岩混入了10-20%的克里普组分。根据玉兔号的探测结果，该玄武岩可能由富含铁和钛的月幔源区部分熔融形成，然后在上侵过程中受到月壳底部的克里普岩层混杂，最后溢出月表，充填到了雨海盆地。重要的是雷达探测到这一年轻的玄武岩层的厚度达到195米，这说明直至距今25亿年前，雨海盆地仍有大规模的火山喷发。
其次玉兔号首次利用雷达在月表实测了月壤厚度。借用地震勘探领域的瞬时频谱分析和偏移成像等信号处理技术，我们获得了着陆区的月壤结构和厚度。探月雷达剖面显示，月壤具有分层结构，其顶部分层厚约0.7米，质地均匀，几乎不含石块，而底界有一定的起伏，平均厚度约5米。由于月壤是小行星撞击月表岩石形成，地质年龄越大，月壤厚度也越大。嫦娥三号着陆区的年龄明显小于其他月海区域，但实测的月壤厚度明显大于其他间接方法估算的2－4米，说明整个月球的月壤厚度都可能被低估了。由于氦3和氢等重要资源主要赋存于月壤，这一发现将对这些重要资源储量的估算产生较大影响。
另外玉兔号还在月面对原始产状的月壤就位展开了化学组成和光谱分析，其结果可以作为月球轨道遥感探测数据的校正标准值，提高全月球化学成分矿物组成的解译精度。轨道遥感能够探测全月球的化学组成分布，但是精度和准确度都较差；而就位测量精度和准确度较高，却仅能探测某个特定地点。在没有就位测量数据的时候，科学家要想评估轨道遥感数据的精确度和准确度，那是相当困难的。而玉兔号返回的就位探测数据，相当于为轨道测量数据提供了一个可以对比的标准，因为这个地点同时拥有了就位探测数据和轨道探测数据。通过与就位探测数据进行比对，科学家就可以对轨道探测数据的处理方法进行修正，从而提高精确度和准确度。
