1961年4月20日，美国总统提出研制登月火箭的设想，并询问60年代能否把人送上月球。当时布劳恩斩钉截铁地回答：“ 行！”于是，在布劳恩的主持下，开始实施土星巨型登月火箭研制计划。1964年至1967年，相继研制成功土星1，土星1B，土星5等几种型号。
1964年首先研制成功土星1号两级火箭。火箭长38.1米，直径5.58米，发射重量502吨，近地轨道的有效载荷为10.2吨。它曾用来试验发射阿波罗飞船模型。
1966年研制成功它的改进型土星1B号两级火箭。火箭长68.3米，直径6.6米，发射重量590吨，最大有效载荷18.1吨。从1966年到1975年共发射9次，除作运载阿波罗飞船试验外，还3次将宇航员送上天空实验室空间站和1次发射阿波罗载入飞船与前苏联的联盟号飞船对接联合飞行。
1967年世界上最大的一种运载火箭土星5号问世。它是三级火箭，长85.6米，直径10.1米，起飞重量2950吨，近地轨道的有效载荷达139吨，飞往月球轨道的有效载荷为47吨。从1967年到1973年共发射13次，其中6次将阿波罗载入飞船送上月球，在航天史上写下了最为光辉的一页。
