早在1960年代，当时执掌白宫的艾森豪威尔政府提出开展下一代航天计划，用于接替水星计划。1960年7月，时任美国国家航空航天局副局长休·拉蒂默·德莱顿宣布阿波罗计划启动，并开始对飞船的可行性进行相关研究。8月，美国国家航空航天局收到了14份投标意向，最终，通用动力公司与康维尔公司、通用电气公司、格伦·L·马丁公司收到了合约，并要求三方团队在6个月内拿出可行方案来。
1960年11月，约翰·F·肯尼迪入主白宫，成为美国的第35任总统，他早在竞选就向选民承诺，要使美国在太空探索和导弹防御上全面超越苏联，但是，虽然对太空计划较为热衷，肯尼迪并没有立刻决定实施登月计划——原因在于他对当时的美国航天发展的状况并不十分了解，而且高昂的成本也使肯尼迪不得不审慎对待任何一个太空探索计划。当航空航天局局长詹姆斯·韦伯要求年度财政预算增加百分之三十时，肯尼迪只同意加快大型推进器的研发工作，却没有支持其他更大的项目。
1961年4月12日，苏联宇航员尤里·加加林搭乘东方1号飞船升空，成为了第一个进入太空的人。这一壮举大大地刺激了美国，更加深了美国人民对在太空竞赛中落后的恐惧。次日，在与白宫科学委员会的会谈中，许多议员希望能够立刻开始实施一项太空计划，保证美国在于苏联的竞赛中不至于落后太多。肯尼迪对此事持谨慎态度，没有立刻进行任何重大举措。4月20日，肯尼迪给副总统林登·约翰逊发去备忘录，询问他对于美国太空计划的意见，以及美国追赶苏联的可能性。在翌日的回复中，约翰逊认为“我们既没有尽最大努力，也没有达到让美国保持领先的程度。”约翰逊还提到未来登月的计划不仅可行，也绝对可以使美国在太空竞赛中获得领先地位。
1961年5月25日，肯尼迪在一次演讲中向美国国会改变阿波罗计划的目标，在1960年代结束前将美国宇航员送上月球。肯尼迪的演讲给了阿波罗计划更明确的目标，但也给科学家们平添了巨大的压力：肯尼迪发表这段演讲20天前，美国刚刚把第一个宇航员——艾伦·谢泼德送入太空，而且他还没有进入地球轨道。这种不利局面使一些工作人员对登月计划的看法并不乐观。
1969年7月16日，土星5号超重型运载火箭载着阿波罗11号飞船从美国卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心点火升空，开始了人类首次登月的太空征程。美国宇航员尼尔·奥尔登·阿姆斯特朗、巴兹·奥尔德林、迈克尔·柯林斯驾驶着阿波罗11号宇宙飞船跨过38万公里的征程，承载着全人类的梦想踏上了月球表面。
阿波罗计划是美国国家航空航天局执行的迄今为止最庞大的月球探测计划，阿波罗飞船的任务包括为载人登月飞行作准备和实现载人登月飞行，已于1972年底结束。迄今（2018年）40多年来还没有过其他的载人航天器离开过地球轨道。阿波罗计划详细地揭示了月球表面特性、物质化学成份、光学特性并探测了月球重力、磁场、月震等。后来的天空实验室计划和美国、苏联联合的阿波罗-联盟测试计划也使用了原来为阿波罗建造的设备，也就经常被认为是阿波罗计划的一部分。
阿波罗是古代希腊神话传说中的一个掌管诗歌和音乐的太阳神，传说他是月神的胞弟，曾用金箭杀死巨蟒，替母亲报仇雪恨。美国政府选用这位能报仇雪恨的太阳神来命名登月计划，其心情可想而知。
阿波罗计划取得了巨大的成功，但计划中也有过几次严重的危机，包括阿波罗1号测试时的大火造成维吉尔·格里森、爱德华·怀特、罗杰·查菲的死亡；阿波罗13号的氧气罐爆炸以及阿波罗-联盟测试计划返回大气层时排放的有毒气体都几乎使执行任务的宇航员丧命。
直接起飞或者地球轨道集合的设想图在登月成为主要目标后，阿波罗计划的决策者们开始面临如何才能尽可能安全、经济、简单地将宇航员送上月球，包括论证飞船登月飞行轨道和确定载人飞船总体布局。从阿波罗号飞船的4种飞行方案中选定月球轨道集合方案，相应地确定由指挥舱、服务舱和登月舱组成飞船的总体布局方案。类似于苏联同时期的登月计划，美国方面提出了四种登月方案：
直接起飞此计划提出由一个巨大的新型火箭携带一艘航天器，直接飞往月球；火箭在月球降落，任务完成后再次起飞，飞回地球。
地球轨道交会此计划需要两艘只有土星5号一半大小的小型火箭将登月航天器的不同部分送入地球轨道，集合并对接。整个航天器降落在月球表面。由于当时在轨道中集合多艘航天器的经验较少，且地球轨道拼装航天器是否可行也是未知数，所以此计划未被采纳。
月球表面交会此计划需要两艘航天器被发射：一艘自动航天器携带推进系统，先期登月；载人航天器晚些发射。推进系统在月球表面被移至载人航天器上，然后返回地球。
月球轨道交会这个方案由约翰·C·霍博尔特的团队提出。这种方案是一艘较大的航天器，称为指令/服务舱，携带一艘装载宇航员的登月航天器——称为登月舱。指令/服务舱携带从地球到月球并返回的燃料和生活必需品，以及进入地球大气层所需要的隔热板。进入月球轨道之后，登月舱与指令/服务舱分离，并降落在月球表面；指令/服务舱留在月球轨道。3名宇航员中的1名留在指令/服务舱中。登月完成之后，登月舱重新起飞，与指令/服务舱在月球轨道集合，并返回地球。与其他几个方案不同，该方案只需要一艘很小的航天器降落在月球表面，使返回时在月球上起飞航天器的质量大大减小。通过将登月舱的一部分留在月球上，登月舱起飞质量得以再次减小。登月舱本身分为两部分，包括降落部分和起飞部分，前者用于在登月时降落，后者在任务完成后起飞与指令/服务舱会合并返回地球。由于航天器质量减轻，一次任务只需要一次单独的火箭发射。当时的顾虑是次数较多的对接和分离所提出的技术难度。
阿波罗计划中包括11次载人任务，从阿波罗7号一直到阿波罗17号，全部从佛罗里达州的肯尼迪航天中心发射。阿波罗4号到阿波罗6号都是无人测试飞行（正式地讲没有阿波罗2号和阿波罗3号）。
阿波罗1号
1967年1月27日。宇航员维尔基尔·格里森、 爱德华·怀特和罗杰·查菲在当晚一次演练中因火灾事故身亡。当时这场大火吞没了他们的阿波罗1号飞船。原计划2月21日飞船发射并把他们送上地球轨道14天，就在进行这次发射的模拟演习中，他们死于地面。
国家航空与航天管理局官员说，大概是一个电火花点燃了阿波罗飞船座舱的纯氧。这三名宇航员如同真地飞行那样并肩坐在肯尼迪角第34号发射架上的“土星” 1号火箭顶部，就在这天下午6点31分，发生大火。
他们被卡在关闭的舱门后面，无法使用阿波罗安全系统，因为被导弹拖车挡住了。急救人员试图接近他们，却被舱内滚滚冒出的浓烟阻挡。空军及国家航空航天局收集了所有与火灾有关的资料。官员们说：“人员和飞船的损失给阿波罗登月计划以严重打击。面对预算削减的困难，阿波罗计划一直努力奋斗以求在60年代末实现登月。
阿波罗7号
经过几次不载人的地球轨道飞行之后，1968年10月11日阿波罗7号终于进行了第一次载人飞行，3名宇航员绕地球飞行了163圈。阿波罗7号的任务是，测试指令舱上的对接系统。
阿波罗8号
由弗兰克·博尔曼、吉姆·洛威尔与威廉·安德斯所组成的阿波罗8号团队，12月21日搭乘土星5号火箭升空，它从绕地球轨道进入绕月球轨道，1968年12月21日，阿波罗8号宇宙飞船的成员从地球飞到月球后又安全地回到了地球。任务是测试阿波罗指挥舱系统在地球和月球轨道之间的太空及绕月轨道上的性能，包括通信、跟踪和生命保障各个方面。评估宇航员在开展绕月轨道任务期间的表现。
阿波罗9号
阿波罗9号是第一艘搭载登月舱的飞船，她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。任务是测试人类在太空环境中的反应和失重状态。
阿波罗10号
阿波罗10号飞绕月球轨道，并使登月舱下降到离月球表面15公里以内，以检验其性能。
阿波罗11号
阿波罗11号飞船登月飞行1969年7月16日由土星5号火箭运载阿波罗11号飞船升空。第三级火箭熄火时将飞船送至环绕地球运行的低高度停泊轨道。第三级火箭第二次点火加速，将飞船送入地—月过渡轨道。飞船与第三级火箭分离，飞船沿过渡轨道飞行2.5天后开始接近月球，由服务舱的主发动机减速，使飞船进入环月轨道。
宇航员尼尔·阿姆斯特朗和巴兹·奥尔德林进入登月舱，驾驶登月舱与母船分离，下降至月面实现软着陆。另一名宇航员仍留在指挥舱内，继续沿环月轨道飞行。登月宇航员在月面上展开太阳电池阵，安设月震仪和激光反射器，采集月球岩石和土壤样品22千克，然后驾驶登月舱的上升级返回环月轨道，与母船会合对接，随即抛弃登月舱，起动服务舱主发动机使飞船加速，进入月—地过渡轨道。在接近地球时飞船进入再入走廊，抛掉服务舱，使指挥舱的圆拱形底朝前，在强大的气动力作用下减速。进入低空时指挥舱弹出3个降落伞，进一步降低下降速度。阿波罗11号飞船指挥舱于7月24日在太平洋夏威夷西南海面降落。
阿波罗12-17号
阿波罗12-17号飞船从1969年11月至1972年12月，美国相继发射了阿波罗12、13、14、15、16、17号飞船，其中除阿波罗13号因服务舱液氧箱爆炸中止登月任务（三名宇航员驾驶飞船安全返回地面）外，共有12名宇航员均登月成功。
阿波罗13号
阿波罗13号是阿波罗计划中的第三次载人登月任务。发射后两天，服务舱的氧气罐发生的爆炸严重损坏了航天器，使其大量损失氧气和电力；三位宇航员使用航天器的登月舱作为太空中的救生艇。指令舱系统并没有损坏，但是为了节省电力在返回地球大气层之前都被关闭。三位宇航员在太空中经历了缺少电力、正常温度以及饮用水的问题，但仍然成功返回了地球。事后，阿波罗13 号飞船机组人员吉姆·洛威尔回忆说：“我们终于活了下来，但是很悬。我们的任务失败了，但我更愿意把它看作是一次辉煌的失败
最后的J任务中，登月舱原计划在月球表面停留3天。被取消的阿波罗18号至阿波罗20号都是J任务。
最遥远的设想甚至还包括了I任务，有相当大的科学研究比例。当预算缩减成为现实时，这些科学研究项目被放到了J任务里。
五十年前，美国“阿波罗计划”第一次将人类送上月球并实现在月表行走。宇航员阿姆斯特朗迈出的“一小步”意味着人类对宇宙的探索迈出了“一大步”。但是却有不少人质疑登月造假，“阿波罗”载人登月完全是20世纪最大的骗局。
戈尔多夫表示，他质疑30多年前美国宇航员“拍摄”的登月照片和摄像记录，并不是否定当年美国宇航员登月的壮举。他认为，美国宇航员当时是接近了月球表面，但因技术原因未能踏上月球。由于当时美国急于向全世界表功，因而伪造了多幅登月照片和一部摄影记录片，蒙蔽和欺骗了世人几十年。他说，美国著名工程师拉尔夫·勒内、英国科学家戴维·佩里和马里·贝尔特都对他的这一质疑表示赞同。
无独有偶，自称参与了阿波罗计划工作的比尔·凯恩教授曾写了一本名为《我们从未登上月球》的书，书中对阿波罗登月计划也列举了一些疑点，甚至认为：载有宇航员的火箭确实发射了，但目标不是月球，而是人迹罕至的南极，在那里指令舱弹出火箭，并被军用飞机回收。随后宇航员在地球上的实验室内表演登月过程，最后进入指令舱，并被投入太平洋，完成整个所谓的登月过程。
质疑一：真空环境下的旗帜会飘扬？登月图片中，美国旗帜“迎风飘扬”。月球表面高真空环境下不可能存在空气的对流，相应地，就不可能存在“风”，旗帜也就不可能“迎风飘扬”。因此有人质疑这些照片和录像是在地球上的摄影棚内完成的。
这个观点很容易反驳。图像中的美国国旗是一个特制的旗帜，它为了达到较好的视觉效果，设计的旗杆比较长。相应地，旗杆的刚度就有所下降。我们看到的旗帜“飘扬”实际上是插入土壤后的旗杆在高真空环境下的较长时间振动导致。这种“飘扬”的现象反而证明该区域真空度很高。
其实，以当时的技术手段，制造一个无风的环境很简单，仅需要保持空间的密闭和温度恒定即可。倘若真想造假，不可能不考虑到这一点。所以这种观点纯属无稽之谈。
质疑二：天空中没有星星？月球没有大气层，天空中的星星应该是明亮清晰可见的。而拍摄的图片中，天空却根本看不到星星。
这是当时的拍摄条件受限所致。当时拍照使用的是胶片，一张胶片能够呈现的最亮细节和最暗细节的区间有限，在月球表面的恶劣环境下，这个区间将会被进一步缩小。此外，由于月球表面反射太阳光的能力较强，故在拍摄过程中需要将曝光度降低，否则拍到的将是一团模糊的白色。同时曝光时间也要减少，以减轻月面反射光带来的影响。而曝光度降低和降低曝光时间都将导致无法拍摄到天空的星星。
质疑三：日本“月亮女神”绕月飞行时为何未拍到阿波罗登月设施及活动痕迹？
月亮女神为一个三星系统，其主卫星“辉夜姬”上搭载的星载相机分辨率仅为10米，且“月亮女神”的飞行轨道高度为100千米，月球表面物体半径至少大于50米才能被分辨出来。而“阿波罗”15和17号着陆器及月球车的半径或最大尺寸约为3米左右，“辉夜姬”传回的图像中很难分辨月球车和着陆器的痕迹。
质疑四：地面上的影子为啥不止一个?图像中宇航员在月球表面的影子不止一个，同时可以清楚地看到，宇航服显现出非常明亮的白色。有人便提出，这是在摄影棚中使用了补光灯等设施导致的。
实际上，这种质疑很站不住脚。首先，月球表面的月壤对光的反射系数较大，很容易将来自太阳的光反射出去。其次，月球表面并非光滑平面，其存在多个平面，使得光能够被多角度反射。最后，我们不能忽略航天员旁边的舱体，舱体表面同样可以反光。
质疑五：宇航员在前进过程中能够大步向前跳跃，而没有飘到很高的高度。月球上的重力加速度约为地球的六分之一，为什么看似宇航员在发力但实则没有真正跳的很高？
原因在于登月航天服的重量太大。阿波罗航天服兼具提供氧气、空气流通、保持气压、过滤二氧化碳和冷却功能，足够让登月宇航员进行长达7小时的月球漫步。此外还有一个后备系统，可提供30分钟的氧气和通信。与此同时，通信系统还可将宇航员的生理数据传回地球。月球表面时刻受到微流星体袭击，因此阿波罗航天服的外面增加了一个保护层。如此多的功能导致阿波罗航天服重达82公斤，故不会一脚跳入太空。
质疑六：登月仪器在“月球表面移动”时，从轮子底下弹出的小石块的落地速度也同地球发生同一现象的速度一样，而在月球上这种速度应该比在地球上慢6倍。
