虹湾位于月球北纬43度左右、西经31度左右，东西长约300公里，南北长约100公里。它的名称源于拉丁语，意为“彩虹之湾”。虹湾以及其周围的山脉被认为是月球上最美的特征，被月球观测者们所钟爱，但在地球上用肉眼无法看到。

　　位于雨海（月海之一，月海即人们在地球上用肉眼看到的月球表面的阴影部分）西北部的虹湾其实是一个直径达260公里的巨型陨石坑壁，坑壁的东南部则淹没在熔岩下。雨海陨击盆地形成后，一个陨石撞击这个地区，形成一个巨型陨石坑，后来熔岩在雨海涌出，淹没了虹湾陨石坑的大部分区域，却余下一个壮丽的弯形坑壁。

　　虹湾是嫦娥三号预选着陆区。“我们选了四五个预选着陆区，首选是虹湾，因为该地区地质构造复杂，有典型性，具有很高的科学探测价值，这是出于科学的考虑。”探月工程总设计师吴伟仁说。