虹灣（Sinus Iridium）約形成在39億年前，是被隕石砸出來的一個大坑，後來又被玄武岩覆蓋，砸出的物質則堆積成了侏羅山脈。
它位於月球雨海的西北角，是一片比較平坦的平原，形似一道彩虹，東西長約300公里，南北約100公里，面積相當於大陸數個省。
這塊地區從未有人類勘察和研究過，是人類研究月球的最北區域。
虹灣北面和西面被山包圍，東南方則較為開闊，地勢高度是從東南到西北逐漸降低，從坡度看絕大部分區域是平原，少有大石塊。這種環境有利嫦娥三號著陸、玉兔車巡視。
目前對虹灣最詳盡的認識，來自於嫦娥二號，它幾乎把嫦娥三號要走的路線都走了一遍。大陸2010年11月8日公布在虹灣附近上空15公里處拍攝的高解析度局部影像圖，顯示這裡分佈有不同大小的環形坑和石塊，最大的環形坑直徑約2公里。
大陸月球探測工程首任首席科學家歐陽自遠日前向大陸媒體介紹選擇虹灣著陸的幾項考慮：通訊佳、陽光足、科學研究豐富、地勢平坦、其它國家未曾勘察過。
其中陽光需充足部分，歐陽自遠解釋，由於月球上一個夜晚相當於地球上的14天；在長達近半個月中，月球車玉兔將無法指望太陽能供電，科學家因此特地為玉兔設計了休眠功能，讓它14天工作，14天休眠。
接下來，玉兔15日將與嫦娥三號脫離，展開90天左右的探測工作。玉兔的科學探測任務有3：月表形貌與地質構造調查、月表物質成分和可利用資源調查、地球等離子層探測和月基光學天文觀測。