阿波罗计划是美国自1961年开始筹备、于1966年至1972年间实施的一系列载人航天飞行任务。该计划的目标是让宇航员登月，并将其安全带回地球。这一任务于1969年在阿波罗11号任务中得以实现。 该计划一直持续到1972年，旨在对月球进行更详细的科学探索：美国人共六次登月。该计划的总成本达254亿美元。采集并带回地球的样本总量为381.7公斤（超过两千份样本）。 实现人类登月仅需六次试飞。该计划的名称源自宙斯与莱托之子阿波罗。
这个尚未完全确定的项目已经有了一个名字。太空飞行计划办公室主任阿贝·西尔弗斯坦——他一年前曾提出“水星”这一名称——此次提议将该项目命名为“阿波罗”。与大多数美国太空计划一样，这个名字源自古代神话。 在希腊神话中，阿波罗是音乐、医学和知识的守护神，常被视为赫利俄斯（Helios）的化身——赫利俄斯驾驶着由马匹拉动的战车，载着太阳穿越天空。
该计划是应美国宇航局（NASA）的要求于1961年制定的。该计划设想，人类首次登月应在1968年至1970年间实现。 在该计划实施之前，曾利用“游骑兵号”（Ranger）、“勘测者号”（Surveyor）以及“月球轨道器”（Lunar Orbiter）等月球探测器，对月球表面及其周边环境进行了广泛的研究。
阿波罗计划是继水星计划和双子星计划之后，美国的第三个人类载人航天计划。该计划由艾森豪威尔总统政府发起，旨在扩展水星计划下启动的载人航天飞行。 随后，肯尼迪总统将其转变为一项飞往月球并实现登月的计划。阿波罗号的主要飞船由一个锥形的指令舱与一个圆柱形的服务舱连接而成。飞行期间，宇航员们一直待在指令舱内。
服务舱配备了一台发动机，该发动机用于将飞船送入月球轨道，随后又使其能够脱离该轨道返回地球。此外，该发动机还用于不时进行航向修正。 服务舱内装有主发动机的燃料，以及燃料、氧气和生命保障系统。宇航员通过侧舱门进入指令舱，该舱门具有气密性，并配有一扇位于指令舱内的五扇舷窗之一。
宇航员们通过一条连接通道前往登月舱。指令舱的锥形部分装有三个降落伞，用于在落水时减缓舱体的速度。通过由四个抛物面天线组成的天线阵列，与地球保持着通信联系。 飞船的计算机运算能力甚至不如如今的手机。控制仪器同样十分简陋。然而，仅凭这些原始的计算机、24台摄像机、566个开关以及一台用于追踪恒星的小型望远镜，宇航员们便成功飞往月球、在月球表面着陆并返回地球。
在任务成功或部分成功后，指令舱是唯一返回地球的部件。共有4,000名技术人员参与了该飞船的设计和建造工作。从最初的规划到首艘飞船的建造，共耗时52个月。
登月之旅需要一种专门为此目的设计的新型火箭。三级“土星五号”火箭使美国宇航员得以飞往月球。美国宇航局共制造了15枚此类火箭。其中两枚从未发射过，现已成为博物馆的展品。 肯尼迪总统发表声明后，将美国人送上月球成为国家优先事项，全国开始支持阿波罗计划。最初，计划使用“诺瓦”号火箭来实现这一目标。最终选定了一枚配备八台F-1发动机的火箭，它能够将飞船直接送往月球，并最终在月球表面着陆。 然而，“诺瓦”计划最终被放弃。取而代之的是被称为“月球轨道会合”（LOR）的概念——即两艘飞船在月球轨道上会合。LOR方案使得使用更小的运载火箭成为可能。这一决定一经作出，相关工作便正式展开。
截至此时，还没有任何与阿波罗飞船哪怕是略微相似的飞行器进入过太空。 1964年5月28日，随着土星-阿波罗6号（SA-6）飞行任务的实施，这一局面发生了改变。这并非载人任务，航天器本身也只是又一个模型（BP-13）。阿波罗终于进入了太空——或者说，至少是某种或多或少与阿波罗相似的飞行器。
截至此时，“小乔二号”和“土星一号”的飞行任务已对中止系统、指令舱模型以及“土星-阿波罗”组合体进行了测试，最终得出结论：“土星-阿波罗”系统比原计划提前三年具备了投入实际使用的条件。 这些测试还暴露出一些问题，例如指令舱防护罩的缺陷，这些问题随后逐渐得到了解决。
随后使用土星一号和“小乔二号”进行的进一步测试，验证了发射逃生系统（LES）在各种紧急情况下的性能，包括飞行解体和最大动态压力（Max Q）等情形，并利用阿波罗服务舱模型作为运载工具，将“飞马座”卫星送入轨道。 SA-9、SA-8和SA-10号飞行任务是最后一批使用土星一号火箭的任务。
1966年1月20日，利用“小乔二号”（Little Joe II）进行的A-004试验结束了LES/中止试验系列，而此时“土星IB”号火箭的准备工作正在进行中，“土星V”号火箭的研发工作仍未完成。 1966年2月26日，首枚土星IB火箭将第一艘真正的阿波罗飞船送入亚轨道。为了将其与之前的试验区分开来，SA-201任务被重新命名为AS-201（阿波罗-土星201）。
根据计划，在AS-202之后还安排了多趟飞行任务，至少一直到AS-209。接下来抵达发射台的飞船是AS-204，原定作为首次载人飞行。然而，由于各种问题——主要是环境控制系统（ECS）的问题——发射一再推迟。 在另一艘飞船的服务舱因燃料箱爆炸而损毁后，情况进一步恶化。在查明故障原因之前，美国宇航局（NASA）的工作进度已严重滞后，而资金问题则加剧了这些困难。 1967年1月27日，在AS-204飞船舱内进行例行训练时，突发火灾，三名宇航员不幸遇难。美国宇航局将此次任务命名为“阿波罗1号”。
经过深入调查，决定一旦新型号的飞船“阿波罗II型”交付，该计划将继续进行。阿波罗1号悲剧发生后，整个时间表和飞行编号系统均进行了调整。 后续任务的名称得以简化，所有使用飞船模型进行的飞行任务，以及既未使用模型也未使用真实阿波罗飞船的AS-203测试，均未纳入编号序列。 仅将使用真实飞船的测试（AS-201和AS-202）以及阿波罗1号纳入考量，下一项任务被命名为阿波罗4号。这将是土星五号火箭的首次发射。
1968年4月，“阿波罗6号”发射升空。该任务的大部分目标均已实现，美国宇航局随后开始为载人任务做准备。
1968年5月27日至11月14日期间，美国国家航空航天局（NASA）在休斯顿的载人航天中心（MSC）进行了密集测试。指令舱和月球着陆器（LTA）被放置在巨大的真空舱内。 阿波罗飞船经历了与太空环境相似的极端温差考验。宇航员们无需离开地球，便直面了外层空间可能出现的危险。参与演练的有乔·恩格尔（他虽未参加阿波罗任务，但后来曾担任航天飞机任务指挥官）、 万斯·布兰德（曾参与阿波罗-联盟号任务）和乔·克温（曾参与“天空实验室”计划），以及美国空军飞行员特纳奇·林赛、洛伊德·里德和阿尔弗雷德·戴维森。 登月舱的相关工作由詹姆斯·欧文（阿波罗15号）、格鲁曼公司的试飞员杰拉尔德·吉布森和格伦农·金斯利，以及美国空军飞行员约瑟夫·加利亚诺负责。这些测试的成功使得该计划得以加速推进。
在阿波罗9号任务中对整个系统进行全面检查后，阿波罗10号被指定进行“总彩排”。得益于此次任务，收集到了大量新信息。此次飞行标志着阿波罗测试计划的结束。并非所有故障都已排除（这导致了阿波罗13号任务的失败）。 随后，该计划进入执行阶段，并取得了成功：在六次任务中，十二名美国宇航员登上了月球表面，并安全返回地球。
阿波罗11号于1969年7月16日从卡纳维拉尔角航天中心（当时官方名称为肯尼迪角）发射升空。阿波罗11号飞行任务的初期在地球轨道上进行，随后开始了长达384,400公里的旅程。 由于登月舱位于乘员舱下方，因此执行了一项操作：先将登月舱暂时分离，随后将航天器主体旋转180°，最后将登月舱重新对接，使其位于航天器前方。 三天后，阿波罗11号进入月球轨道。阿姆斯特朗和奥尔德林进入登月舱，登月舱随后脱离母船，开始了其历史性的着陆。1969年7月20日，宇航员们成功登月。不久之后，尼尔·阿姆斯特朗向地球发回了一条喜讯——“雄鹰已着陆。”
1969年7月21日协调世界时02:56，当阿姆斯特朗从登月梯上走下来，将脚踏上覆盖着尘埃的月球表面时，他说了那句载入史册的话：“这是个人的一小步，却是人类的一大步。” 一些别有用心的人指出，情绪激动的阿姆斯特朗漏说了一个词，导致整句话失去了原意：他本应说“这对一个人来说是一小步，但对全人类来说是巨大的一步”，却说成了 “这是一个人的一小步”，因此这句话实际上意味着“这是人类的一小步，但却是人类的一大步”。美国宇航局（NASA）解释称，这句话原本是完整的，只是由于通信链路中的干扰，导致缺失的那个词无法被听到。 2006年，来自澳大利亚的计算机专家彼得·福特证明，阿姆斯特朗实际上确实说出了那个“不走运的”a。
随后奥尔德林也踏出了舱外，两名宇航员进行了科学实验，插上了美国国旗，并采集了21.7千克的岩石、沙子和尘埃。 “阿波罗11号”带回的样本分四个阶段采集。踏上月球表面后，阿姆斯特朗将几块岩石碎片装入一个塑料袋中。这些“应急样本”提供了一小部分月球物质，以防任务突然中止，宇航员被迫提前返回地球。 稍后，他用铲子将大量月球物质装入金属容器中。接着，他采集了“记录样本”，这些样本是根据地质价值精心挑选的物体。阿姆斯特朗记录了笔记，并拍摄了这些矿物的位置和姿态。随后，他使用专用工具从月球表面下方采集了样本。 阿波罗11号 splashdown 后，这些样本先由两架直升机运往约翰斯顿岛，随后经两架飞机转运至休斯顿，最后通过陆路运抵月球样本接收实验室（LRL）。 初步检查由位于德克萨斯州休斯顿的载人航天中心的一个特别“初步检查小组”（PET）进行。这些样本被提供给美国的106名科学家以及来自其他8个国家的36名研究人员。他们还放置了一块铭牌，上面写着： “地球人首次在此踏上月球。1969年7月。我们为全人类而来，只为和平。”在月球上停留21小时36分钟后，宇航员们返回了指挥舱，迈克尔·柯林斯正在那里等候他们。返程之旅十分顺利。 1969年7月24日，“阿波罗11号”在太平洋海域着水，地点位于夏威夷群岛西南方向1,460公里处，距离待命的“大黄蜂号”航空母舰21公里。
由于天气恶化，着陆点被改到了400公里外。在任务进行到第195小时7分钟时，救援队与返回舱建立了目视联系。此次回收行动与以往的飞行任务有所不同，因为认为有必要对登月宇航员进行生物隔离。 因此，首先由直升机上空跳下的潜水员向宇航员递送了特殊的生物隔离服，待他们穿戴完毕后，才被吊入直升机机舱。 与此同时，机舱内进行了消毒。被转移至“大黄蜂”号航空母舰后，登月宇航员立即进入一个特殊的隔离单元（移动隔离设施——MQF），并被运往夏威夷群岛。 在福特岛，该集装箱被装载到一架C-141运输机上。飞机将宇航员送至得克萨斯州的埃灵顿空军基地，随后该集装箱被运往得克萨斯州休斯顿的航天中心，宇航员们在那里进入永久隔离设施。 隔离持续至8月11日，结果如预期般完全呈阴性。阿波罗11号指令舱现陈列于华盛顿特区的国家航空航天博物馆。
阿波罗11号任务之后，又有五艘载人飞船登上了月球。最后一次任务发生在1972年12月（阿波罗17号）。自那以后，就再也没有人登月了。
