鹊桥二号中继星和天都试验星采用环月大椭圆冻结轨道作为使命轨道。由于月球外形结构不规则，靠近月球飞行的航天器受到月球引力等因素作用，飞行轨道易产生偏差。环月大椭圆冻结轨道是处于稳定状态的环月轨道，航天器在该轨道飞行，能够使飞行轨道的偏差最小化。

选择环月大椭圆冻结轨道作为鹊桥二号的使命轨道具有诸多优势。一是提高通信速率，与鹊桥号相比，鹊桥二号的使命轨道距离月球更近，数据传输的通信速率将大幅提高。二是更好覆盖月球南极通信，与围绕地月拉格朗日L2点运行的鹊桥号相比，在环月大椭圆使命轨道的鹊桥二号对月球南极的可见性显著提升，大幅提高对月球南极区域的通信覆盖能力。三是节省卫星燃料，鹊桥二号可以用极少的燃料，维持在该轨道上长期驻留。

此前同步搭载发射的天都一号、二号通导技术试验星已于3月29日进入环月使命轨道，4月3日成功实施双星分离，正在开展系列通导技术验证。

天眼小神童鹊桥二号中继星自3月20日发射升空后，经过中途修正、近月制动、环月轨道机动，于4月2日按计划进入24小时周期的环月大椭圆使命轨道。4月6日，鹊桥二号中继星成功与正在月球背面开展探测任务的嫦娥四号完成对通测试。4月8日-9日，鹊桥二号中继星与嫦娥六号探测器(地面状态)开展对通测试。