NASA
Các chương trình chuyến bay không gian > Chương trình chuyến bay có người lái > Dự án Apollo (1961–72)

Bài chi tiết: chương trình Apollo
Cảm nhận của công chúng Hoa Kỳ về sự dẫn đầu của Liên Xô khi đưa được phi công đầu tiên lên vũ trụ, đã thúc đẩy Tổng thống John F. Kennedy đặt ra vấn đề trước Quốc hội vào ngày 25 tháng 5 năm 1961 về cam kết của chính phủ liên bang cho một chương trình đưa phi hành gia lên Mặt Trăng vào cuối thập niên 1960, dẫn đến ra đời chương trình Apollo.
Apollo là một trong những chương trình khoa học tốn kém nhất của Hoa Kỳ. Tổng chi phí của nó hơn $20 tỷ đô la vào thập niên 1960 hay ước tính bằng $25,5 nghìn tỷ đô la so với ngày nay. (Dự án Manhattan có chi phí xấp xỉ $325 tỷ khi tính đến cả chỉ số lạm phát.) Dự án sử dụng tên lửa Saturn lớn hơn rất nhiều so với các tên lửa cho các dự án trước đó. Tàu không gian Apollo cũng lớn hơn; nó bao gồm hai phần, khoang dịch vụ và điều khiển (CSM) và mô đun đổ bộ Mặt Trăng (LM). Mô đun LM bị để lại trên Mặt Trăng và chỉ có khoang điều khiển (CM) mang theo ba nhà du hành vũ trụ trở lại Trái Đất.
Chuyến bay có người lái thứ hai, Apollo 8, mang các du hành gia lần đầu tiên bay vòng quanh Mặt Trăng trong tháng 12 năm 1968. Ngay trước khi đó, Liên Xô đã gửi một tàu vũ trụ robot bay quanh Mặt Trăng. Hai phi vụ tiếp theo cần phải thực hiện luyện tập kỹ thuật kết nối các mô đun theo như đòi hỏi để có thể đổ bộ lên Mặt Trăng và cuối cùng nhiệm vụ đổ bộ lên Mặt Trăng đã được phi vụ Apollo 11 thực hiện vào tháng 7 năm 1969.
Người đầu tiên đặt chân lên Mặt Trăng là Neil Armstrong, sau đó là Buzz Aldrin, trong khi Michael Collins điều khiển tàu không gian bay trên quỹ đạo. Sau đó có thêm 5 phi vụ Apollo nữa thực hiện đổ bộ nhà du hành lên Mặt Trăng, lần cuối cùng vào tháng 12 năm 1972. Trong toàn dự án có sáu phi vụ Apollo và 12 nhà du hành vũ trụ đã đổ bộ lên Mặt Trăng. Các phi vụ này đã đem lại những dữ liệu khoa học quý giá và 381,7 kg đất đá trên Mặt Trăng về Trái Đất. Các thí nghiệm đã được thực hiện bao gồm liên quan đến cơ học đất, thiên thạch, địa chấn học, trao đổi nhiệt, đo khoảng cách đến Mặt Trăng bằng laser, từ trường, và gió Mặt Trời. Sự kiện đổ bộ lên Mặt Trăng đánh dấu sự kết thúc trong cuộc chạy đua vào không gian; và câu nói của Armstrong khi đề cập đến bước nhảy vĩ đại trong lịch sử loài người đã khích lệ các thế hệ về sau trong cuộc tìm hiểu khám phá vũ trụ.
Apollo đã đánh dấu những cột mốc chính trong lịch sử thám hiểm vũ trụ của con người. Cho tới 2021 đây vẫn là chương trình duy nhất đã đưa các phi hành gia bay ra ngoài quỹ thấp quanh Trái Đất, và thực hiện đổ bộ con người lên một thiên thể khác. Apollo 8 là tàu vũ trụ đầu tiên có người lái bay quanh một thiên thể khác, và Apollo 17 đánh dấu bước chân cuối cùng của con người trên Mặt Trăng và là phi vụ cuối cùng có người lái bay ra khỏi quỹ đạo thấp quanh Trái Đất. Chương trình đã thúc đẩy phát triển nhiều công nghệ tiên tiến như động cơ tên lửa và tàu vũ trụ có người lái, thiết bị điện tử gắn trên tàu (điện tử hàng không-avionic), kỹ thuật truyền thông tin và máy tính. Apollo cũng mở ra những ngành kỹ thuật hấp dẫn mới và để lại nhiều cơ sở nghiên cứu cùng với máy móc được xây dựng để phục vụ cho chương trình. Nhiều vật thể và các công cụ, thiết bị liên quan đến chương trình đã được lưu trưng bày tại nhiều nơi trên thế giới, nổi bật nhất là Bảo tàng quốc gia về Hàng không và Vũ trụ (National Air and Space Museum).