El Programa Apolo comenzó en julio de 1960 cuando la NASA anunció un proyecto, continuación de las misiones Mercury, que tendría como objetivo el sobrevuelo tripulado de nuestro satélite para localizar una zona apropiada con vistas a un eventual alunizaje de astronautas; se cumpliría así el viejo sueño del viaje a la Luna por parte del ser humano. Pero los planes iniciales se vieron modificados en 1961 con el anuncio del presidente John F. Kennedy de enviar y depositar un hombre en la Luna, y traerlo de vuelta a salvo antes de que finalizara la década. La meta se alcanzó con 17 meses de sobra cuando el 20 de julio de 1969 Neil Armstrong y Edwin Buzz Aldrin a bordo de la Apolo 11 alunizaron en el Mar de la Tranquilidad. Este hito histórico se retransmitió a todo el planeta desde las instalaciones del Observatorio Parkes (Australia). Inicialmente el paseo lunar iba a ser retransmitido a partir de la señal que llegase a la estación de seguimiento de Goldstone (California, Estados Unidos), perteneciente a la Red del Espacio Profundo, pero ante la mala recepción de la señal se optó por utilizar la señal de la estación Honeysuckle Creek, cercana a Canberra (Australia). Ésta retransmitió los primeros minutos del paseo lunar, tras los cuales la señal del Observatorio Parkes fue utilizada de nuevo durante el resto del paseo lunar. Las instalaciones del MDSCC en Fresnedillas de la Oliva, Madrid, España, también pertenecientes a la Red del Espacio Profundo, sirvieron de apoyo durante todo el viaje de ida y vuelta.
El Proyecto Apolo fue uno de los triunfos más importantes de la tecnología moderna. Seis misiones lograron posarse sobre la superficie lunar (Apolo 11, 12, 14, 15, 16 y 17) con un solo fallo: la misión Apolo 13 no pudo concretar su meta por la explosión del tanque de oxígeno líquido del módulo de servicio, pero la tripulación regresó a salvo. Previamente a las misiones con descenso proyectado a la superficie de la Luna, se probaron los sistemas de vuelo en varios lanzamientos automáticos (ver Apolo 2, 3, 4, 5 y 6 ), y después hubo dos pruebas tripuladas en órbita terrestre (Apolo 7 y 9), y dos misiones sólo orbitales (sin alunizaje) a la Luna (Apolo 8 y 10). En 1973, una vez finalizado el programa lunar, tres naves Apolo fueron usadas para enviar tripulaciones a la estación espacialSkylab (misiones SL-2, SL-3 y SL-4) y en 1975 fue lanzada la última nave Apolo, para la misión Apolo-Soyuz.
Otra de las novedades de este programa fue la implementación de un sistema de encuentro y acople con otra nave en órbita lunar, bautizado Lunar Orbit Rendezvous o LOR («Encuentro de Órbita Lunar»), que fuera ideado por John C. Houbolt, un ingeniero espacial de la NASA. A pesar de los riesgos que implicaba su uso, el LOR permitió a la NASA reemplazar el descomunal cohete «NOVA» originalmente planeado para este tipo de misiones, lo cual llevó a un significativo ahorro de dinero.
