A Gemini-program egyben azt a célt is szolgálta, hogy a Hold elérésének merész módszerét, a LOR-t (LOR = "Hold körüli pályán végrehajtott randevú") kikísérletezze. Ennek sikere mellett a szükséges hardver kialakítása is az Apollo-program első fázisának feladata volt. Először kifejlesztették a Saturn hordozórakéta-családot Wernher von Braun vezetésével. A Saturn I, majd a továbbfejlesztéséből származó Saturn IB még csak egy űrhajókomponens pályára állítására volt elegendő, a harmadikként elkészült Saturn 5 azonban már a teljes holdűrhajó rendszert képes volt eljuttatni a Holdra. Az Apollo holdűrhajórendszer egy parancsnoki űrhajóból (CSM) és egy holdkompból állt.

A Szovjetunió is kísérletezett a maga holdűrhajó/hordozórakéta rendszerének kialakításával. Ennek keretében kifejlesztették a Szojuz űrhajót, valamint az egyszemélyes LK–1 holdkompot és belekezdtek az N1 hordozórakéta fejlesztésébe. Ez utóbbi több kudarc után sikertelenül végződött, így a szovjetek sosem jutottak el a Holdra.

A NASA színeiben egy kísérleti repülést (Apollo-7) követően az Apollo–8-cal három űrhajós jutott el először a Hold közelébe, ott 10 keringést végeztek, valamint a holdfelszínen leszállóhelyet kerestek. Két további próbarepülést követően, 1969. július 20-án Neil Armstrong és Edwin Aldrin az Apollo-program keretében leszállt a Holdra az Apollo–11 Sas nevű holdkompjával. Az első űrhajósok 2 óra 41 percet töltöttek el a holdfelszínen. 1972-ig még hat űrhajó indult a Holdhoz, amelyből öt sikeresen le is szállt, így összesen 12 űrhajós járt a Holdon. Az utolsó három küldetésen holdjárót is vittek magukkal az űrhajósok, amely nagyobb távolság megtételét, így több geológiai képződmény megközelítését lehetővé tette. A program 1972. december 19-én, az Apollo-17 sikeres leszállásával ért véget.