ジム・ラヴェル
CMPであるラヴェルは、宇宙船に内蔵された六分儀を使って星の位置を測定し、宇宙船の位置を決定した。この情報は、必要な軌道修正を計算するために使用された。12月24日に月周回軌道に入ったアポロ8号は、高度約110キロメートルの円軌道を10回、計20時間かけて周回した。人類で初めて月の裏側を観測し、地球が月の地平線を昇る姿を人類で初めて目撃した。また、月面の白黒テレビ映像を地球に送信した。この日はクリスマスイブであることから、ラヴェルはボーマンとアンダースと交代で、聖書の創世記の一節を読み上げた(アポロ8号での創世記の朗読を参照)。
アポロ8号は12月25日、地球からの電波が届かない月の裏側でロケットの燃焼を行い、地球への帰還を開始した。地球との通信が回復したとき、ラヴェルは真っ先に「聞いてくれ。サンタクロースがいたんだ」(Please be informed, there is a Santa Claus.)と管制室に対して通信した。アポロ8号は12月27日に地球に帰還した。
聖書の朗読やサンタクロースの件について、無神論者団体アメリカン・アテイストの代表であるマダリン・マーレイ・オーヘイルから「宇宙飛行士は、宇宙にいる間は宗教的活動を控えるべきだ」と訴えが出された。
ラヴェルはジェミニ4号の予備搭乗員に選ばれた。その後、1965年12月にフランク・ボーマンとともにジェミニ7号のパイロットを務めた。このフライトの目的は、14日間の軌道上での活動がクルーと宇宙船に与える影響を評価することだった。この14日間のフライトでは、206回の地球周回を行う耐久記録を樹立した。また、ジェミニ6-A号との史上初のランデブーに成功した。
12月4日にラヴェルとボーマンの乗ったジェミニ7号が打ち上げられ、それを追って12月15日にウォルター・シラーとトーマス・スタッフォードが乗ったジェミニ6-A号が打ち上げられた。同時に4人が宇宙に滞在したのは初めての事である。
ランデブーには成功したが、すべてが順調だったとは言えない。宇宙での滞在が11日目を迎えた時に、いくつかのスラスターが噴射しなくなった。さらに翌日には燃料電池の電力が低下した。このような不具合があったものの14日目に地球帰還した。
ラヴェルはアポロ11号の予備搭乗員を務め、その後アポロ14号で船長となる予定だった。しかし、14号の搭乗員はアポロ13号の搭乗員とミッションを交代することとなった。これは、13号(交代後は14号)の船長であるアラン・シェパードの訓練が、中耳炎の悪化により遅れていたためである。
1970年4月11日、船長のラヴェル、CMPのジャック・スワイガート、LMPのフレッド・ヘイズが搭乗するアポロ13号が打ち上げられた。この飛行はラヴェルにとって、人類史上初となる4度目の宇宙飛行、2度目の月への飛行となった。ラヴェルとヘイズは月面に着陸する予定だった。
打ち上げから2日後の4月13日、地球から月へ向かう行程をおよそ5分の4ほど進んだところで、液体酸素タンクの定期的な攪拌中に火災が発生した。NASAによれば、配線の電気絶縁体が損傷して火花が発生したことが最も有力な原因とされている。液体酸素が急速に気化してタンクが爆発し、2つ目の酸素タンクも損傷して液体酸素が漏れ出した。