サターンV
S-IVBはカリフォルニア州ハンチントン・ビーチのダグラス・エアクラフト社で製造された。J-2エンジンを1基搭載しており、燃料はS-IIと同じ液体水素である。燃料と酸化剤のタンクはS-IIと同様、一枚の隔壁だけで仕切られている。全長は17.85m、直径は6.6mで、重量削減のためのさまざまな工夫がなされている。月へ向かうにあたり、S-IVBは二回の噴射を行う。一回目は、第二段の燃焼終了後から2分半にわたって行われるもので、機体を地球周回軌道に投入し、その後6分の噴射を行い、月へと向かう軌道に乗る。
なおS-IVBは、ケネディ宇宙センターにはスーパーグッピーと呼ばれる飛行機を使って空路輸送された。
サターンVは第一段S-IC、第二段S-II、第三段S-IVB、そして自動制御装置によって構成されている。酸化剤は液体酸素が使用されており、燃料は第一段がケロシン、第二・三段は液体水素である。各段には、切り離しの際に確実にロケットを分離させ、また燃料をタンクの底に押しつけポンプに送り込むための小型の固体燃料ロケットが搭載されている。
計画の初期段階で、NASAは月飛行について、以下の4種類のプランを持っていた。
直接降下方式
地球周回軌道ランデブー方式(Earth Orbit Rendezvous, EOR)
月面ランデブー方式
月周回軌道ランデブー方式(Lunar Orbit Rendezvous, LOR)
プラン1は巨大ロケットを使用して直接月面に着陸するもの、プラン2は地球周回軌道上に二機の宇宙船を二度に分けて打ち上げ、ドッキングさせてから月面に向かうもの、プラン3は二機の宇宙船を続けて打ち上げ、燃料を搭載した無人の宇宙船が先に月面に到達し、その後人間を乗せた宇宙船が着陸するもの、プラン4は一回の発射で母船と月着陸船をまとめて打ち上げ、着陸船のみが月面に降り立ち、月周回軌道でランデブーとドッキングを行ってから地球に帰還する、というものである。
NASAは当初LOR案については、「ランデブーやドッキングは地球周回軌道上においてさえも行われたことがなく、まして月周回軌道上で行うのはリスクが大きすぎる」として排除していたが、ラングレー研究所のジョン・フーボルトや、ラングレー調査センター技術士のジョン・ヒューバート、NASA事務官ジョージ・ローなど何人かのNASAの役人は、LOR方式こそが最も単純な方法であり、コストの面から見ても、(そしてこれが恐らく最も重要なことだが)60年代中に月面着陸を成功させるという目標を達成するにも、最良の方法であると主張した。やがて他の官僚たちもそれを確信し、1962年11月7日、LOR方式が計画の基本方針として正式に採用された。
S-IIはカリフォルニア州シール・ビーチのノースアメリカン航空で製作された。液体水素と液体酸素を使用するJ-2エンジンを5基搭載し、第一段と同様中央の1基は固定され、周囲の4基で飛行を制御する。全長は24.9m、直径は第一段と同じ10mである。453トン (5.1MN) の推力で、ロケットを大気圏上層部にまで上昇させる。機体は超軽量に設計されており、全重量のうち90%以上を燃料と酸化剤が占めるが、構造試験で2度の事故を起こした。タンクはS-ICのように二つのタンクを内蔵するのではなく、液体酸素タンクの上部と液体水素タンクの下部は、フェノール樹脂をアルミニウムで挟んだ一枚の隔壁で仕切られているだけである。この隔壁は二つのタンクの70度もの温度差を緩衝し、機体重量を3.6トン削減することに貢献した。S-IIとS-ICは、輸送船によって海路でケネディ宇宙センターに搬入された。