21 декабря 1968 года был произведен первый пилотируемый запуск на ракете-носителе Сатурн-5. Аполлон-8 с экипажем в составе Фрэнка Бормана, Джеймса Ловелла и Уильяма Андерса отправился к Луне, вышел на окололунную орбиту, где провел 20 часов, сделав за это время 10 витков. В полете была опробована техника так называемого пассивного терморегулирования (ПТР), т. е. вращения корабля вокруг продольной оси для равномерного нагрева его поверхности солнечными лучами.
3 марта 1969 года экипаж Аполлона-9 в составе Джеймса Мак-Дивитта, Дэйвида Скотта и Расселла Швайкарта опробовал в действии лунный экспедиционный модуль, совершив управляемую стыковку и расстыковку с ним на околоземной орбите.
Аполлон-10 (астронавты Юджин Сэрнан, Джон Янг и Томас Стэффорд) имел те же задачи, что и Аполлон-9, но уже в условиях лунного тяготения. Эту миссию называли генеральной репетицией высадки на Луне. Корабль провел на окололунной орбите 61,5 часа, совершив 31 виток вокруг Луны.
16 июля 1969 года стартовал Аполлон-11 и взял курс на Луну. На его борту находились Нил Армстронг, Майкл Коллинз и Эдвин (Базз) Олдрин. Посадка на Луне была совершена у Моря Спокойствия 20 июля. Армстронг первым шагнул на поверхность Луны и произнес вошедшую в историю фразу: «Маленький шаг для человека — огромный скачок для человечества». Вторым ступил на Луну Базз Олдрин. Коллинз кружился в КСМ-карусели вокруг Луны, дожидаясь возвращения товарищей.
После этого еще 6 экспедиций последовательно отправлялись на Луну. Отличия между ними были несущественны. На Аполлоне-13 взорвались кислородные баки, но все члены экипажа уцелели. На Аполлоне-15 впервые использовался луномобиль, в котором астронавты колесили по поверхности Луны. Завершилась лунная программа в 1972 году: 7 декабря взял старт Аполлон-17 и через 12 дней вернулся на Землю. На этом программа «Аполлон» из-за сокращения финансирования завершилась, хотя изначально планировались еще несколько полетов (вплоть до Аполлона-20). Спустя несколько лет в результате очередной перенумерации родился проект Аполлон-18, который 17 июля 1975 года произвел стыковку с советским Союзом-19.