迈出载人月球探测第一步的是阿波罗8号，它从绕地球轨道进入绕月球轨道，在完成绕月飞行后安全返回地球。之后，阿波罗9号在绕地球轨道上进行了长时间飞行，并对登月舱进行进一步检验。阿波罗10号则飞入绕月球轨道，并使登月舱下降到离月球表面15公里以内，以检验其性能。
1969年7月阿波罗11号终于在月球着陆，使逐步推进的阿波罗登月计划达到高潮，阿姆斯特朗也成为登陆月球第一人，美国在月球探测中取得了最为辉煌的成果。在随后的3年多时间里，阿波罗计划又先后进行了6次载人登月飞行，其中1970年4月发射的阿波罗13号，虽因氧气瓶爆炸发生事故，但仍然安全回到了地球。
