Có rất nhiều câu chuyện về Hằng Nga, nhưng sách Hoài Nam Tử, phần Lãm minh huấn (覽冥訓) có lẽ là ghi chép đầu tiên và sớm nhất có hệ thống về câu chuyện của Hằng Nga. Xưa kia, Hằng Nga và chồng của mình là Hậu Nghệ đã từng là những vị thần bất tử sống trên thượng giới.

Một ngày kia, mười người con trai của Ngọc Hoàng biến thành mười mặt trời, làm cho mặt đất trở nên nóng bỏng và khô cằn. Thất bại trong việc ra lệnh cho các con mình ngừng phá hủy mặt đất, Ngọc Hoàng triệu Hậu Nghệ đến cứu giúp. Hậu Nghệ, bằng tài bắn cung của mình, đã bắn hạ chín mặt trời, chỉ để lại một người con trai của Ngọc Hoàng làm mặt trời. Ngọc Hoàng rõ ràng là không vui mừng gì với giải pháp của Hậu Nghệ trong việc cứu mặt đất và các sinh linh trên đó: chín con trai của ông đã chết. Như là một sự trừng phạt, Ngọc Hoàng đày Hậu Nghệ và Hằng Nga xuống hạ giới để sống cuộc sống của con người.

Cảm nhận thấy là Hằng Nga rất đau khổ vì bị mất khả năng bất tử, Hậu Nghệ quyết định lên đường đi tìm thuốc trường sinh trong một cuộc hành trình dài và đầy gian khổ, nguy hiểm để hai người có thể trở lại cuộc sống bất tử. Vào cuối cuộc hành trình, Hậu Nghệ đã gặp được Tây Vương Mẫu. Tây Vương Mẫu đồng ý cho Hậu Nghệ một viên thuốc, nhưng dặn rằng mỗi người chỉ cần nửa viên để trở thành bất tử.

Hậu Nghệ mang viên thuốc về nhà và cất nó trong một cái hộp. Hậu Nghệ dặn Hằng Nga không được mở chiếc hộp và sau đó rời khỏi nhà trong một khoảng thời gian. Giống như Pandora trong truyền thuyết Hy Lạp, Hằng Nga trở thành người tò mò, Nàng mở chiếc hộp và nhìn thấy viên thuốc ngay khi Hậu Nghệ quay lại nhà. Sợ rằng Hậu Nghệ có thể nhìn thấy mình đang lục lọi chiếc hộp, nên vô tình Hằng Nga đã nuốt chửng viên thuốc. Ngay lập tức Hằng Nga bay lên trời do thuốc quá mạnh. Mặc dù Hậu Nghệ muốn bắn Hằng Nga để tránh không cho nàng bị lơ lửng trên bầu trời, nhưng chàng không thể nhằm mũi tên vào nàng.

Hằng Nga cứ bay lên mãi cho đến khi hạ xuống được Mặt Trăng. Đây được gọi là truyền thuyết Hằng Nga bôn nguyệt (姮娥奔月). Trên cung trăng, Hằng Nga kết bạn với một con thỏ ngọc đang chế thuốc trường sinh, cũng đang sống trên cung trăng.

Một người bạn khác là người thợ đốn củi Ngô Cương (hay cũng chính là Chú Cuội xuất hiện trong thần thoại dân gian Việt Nam). Người thợ đốn củi này trước đó đã có một người vợ,do vấp ngã nên mắc chứng hay quên. Người vợ hay quên lời chồng dặn nên đã tưới cây bằng nước bẩn, cây bứt gốc bay lên, chú cuội đu theo và bay về trời .Từ đó, cứ mỗi năm người ta lại thấy có bóng một người trên cung trăng( người ta nói rằng đó chính là Chú Cuội ).