Décidé en 1961, le programme Apollo était destiné à l'exploration humaine de la Lune. A partir de 1969, six missions ont permis à 12 astronautes d'explorer le sol lunaire, d'y déposer des appareils scientifiques, et d'y récolter 382 kg d'échantillons de roches rapportés sur Terre pour être analysés.

---

Apollo 8, lancé le 21 décembre 1968, a été le premier vol habité autour de la Lune. Frank Borman, James A. Lovell Jr. et William Anders ont effectué 10 orbites avant de reprendre le chemin de la Terre, qu'ils ont atteint le 27 décembre.

Du 18 au 26 mai 1969, Apollo 10 effectua une ultime répétition du vol lunaire type Apollo. L'équipage était composé de Thomas Stafford, Eugene A. Cernan et John W. Young. Stafford et Cernan ont testé le module lunaire (LM), le séparant du module de commande et de service (CSM) pour descendre jusqu'à 15 000 mètres d'altitude au dessus du sol lunaire.

Apollo 11 a décollé le 16 juillet 1969, et s'est posé sur la Lune, le 20 juillet 1969, dans la mer de la tranquilité. L'équipage était composé de Neil A. Armstrong et Edwin E. Aldrin Jr., qui sont descendus à la surface lunaire avec le LM et de Michael Collins, qui pilotait le CSM en orbite.
Le site d'atterrissage est situé à 0°67' de latitude nord et 23°49' de longitude est. Les deux astronautes ont collecté un total de 21,7 kilos de roches et de matériau lunaire, et ils ont déployé plusieurs expériences.
Le retour sur Terre s'est fait le 24 juillet 1969. Journal de mission détaillé (en préparation).

La mission Apollo 12 a été lancée le 14 novembre 1969, elle a permis à un second équipage humain de marcher sur la Lune, le 19 novembre 1969, dans l'océan des tempêtes, par 3°12' de latitude sud et 23°23' de longitude ouest.
L'équipage était composé de Charles Conrad Jr., Alan L. Bean et Richard F. Gordon Jr. qui pilotait le CSM en orbite.
Conrad et Bean ont déployé au sol l'ALSEP (Apollo lunar surface experiment package), une station de recherche automatique intégrant de multiples expériences, et qui fut aussi utilisée lors des missions suivantes. Ils ont aussi récolté 34,4 kg d'échantillons lunaires.
Le site d'atterrissage choisi était celui de la sonde Surveyor 3, que les astronautes ont retrouvée et sur laquelle ils ont prélevé diverses pièces, dont la caméra.
Le retour sur Terre a eu lieu le 24 novembre 1969.

Lancé le 11 avril 1970, la mission Apollo 13 s'est transformée en mission de survie pour les trois astronautes à bord, James A. Lowell Jr, Fred W. Haise Jr et John L. Swigert Jr. Pendant le trajet vers la Lune une explosion a endommagé les systèmes de propulsion et de puissance du CSM. Le LM a été transformé en canot de sauvetage et, après un survol lunaire angoissant, l'équipage a pu regagner la Terre sain et sauf le 17 avril 1970.

La mission Apollo 14 a quitté la Terre le 31 janvier 1971. L'équipage était composé de Alan B. Shepard Jr., Edgar D. Mitchell et Stuart A. Rosa, pilote du CSM.
Le 5 février 1971, Shepard et Mitchell ont piloté le LM jusqu'à la surface et se sont posés sur les hauteurs de Fra Mauro, par 3°40' de latitude sud et 17°28' de longitude est. Troisième groupe humain sur la Lune, ils ont collecté 42,9 kg d'échantillons lunaires en utilisant un chariot à main pour transporter leur équipement et leur récolte.
Leur retour sur Terre s'est effectué le 8 février 1971.

La mission Apollo 15 débute le 26 juillet 1971. L'équipage était composé de David R. Scott, James B. Irwin et Alfred M. Worden, pilote du CSM.
Le 30 juillet 1971, le LM se pose dans la zone de la faille de Hadley à 26°6' de latitude nord et 3°39' de longitude est, tout près des Apennins. Les deux astronautes utilisent pour la première fois le "rover" (ou LRV, Lunar Roving Vehicle) qui leur permet de voyager de plusieurs kilomètres autour du point d'atterrissage. Cette "jeep lunaire" sera de toutes les missions suivantes. Le quatrième groupe d'humains sur la Lune collecte 76,8 kg d'échantillons et déploie les habituels modules d'expériences scientifiques.
Le CSM d'Apollo 15 était en outre le premier à emporter des senseurs orbitaux et à larguer en orbite un petit satellite. Alfred Worden effectua la première marche en espace profond pour ramener un film au CSM.
Le 7 août 1971, la mission est de retour sur Terre.

La mission Apollo 16 débute le 16 avril 1972, avec pour équipage John W. Young, Charles M. Duke Jr. et Thomas K. Mattingly II. Le 20 avril 1972, Young et Duke posent le LM dans la zone du cratère Descartes, par 9° de latitude nord et 15°31' de longitude est. Les deux astronautes déployent les modules d'expériences et collectent 94,7 kg d'échantillons. Ils utilisent le "Lunar Roving Vehicle" tout au long de leur séjour de 71 heures au sol.
C'est le 27 avril 1972 que la mission retrouve la Terre.
À cause de sa rotation synchrone, la Lune présente toujours à la Terre la même hémisphère, connue sous le nom de face visible. Mais, depuis l'orbite lunaire, les astronautes d'Apollo commencent à connaître la face cachée de la Lune. Cette vue précise provenant de la caméra cartographique d'Apollo 16 montre le bord est de la face visible et une partie de la face cachée, étrange et fortement cratérisée.
Curieusement, la surface rugueuse et ravagée de la face cachée a un aspect très différent de celle de la face visible, aux douces et sombres mers lunaires.
L'explication la plus plausible est que la face cachée a une croûte plus épaisse, ce qui la rend plus difficile à traverser pour la roche fondue venant de l'intérieur de la Lune former les mers en surface.

Lancée le 7 décembre 1972, la mission Apollo 17 emporte vers la Lune Eugene A. Cernan, Harrison H. Schmitt et Ronald B. Evans. Le LM se pose le 11 décembre 1972 dans la région de Taurus-Littrow, par 20°10' de latitude nord et 30°46' de longitude est. Cernan et Schmitt (qui a une formation de géologue) déploient les modules d'exprériences scientifiques et collectent 110,5 kg d'échantillons de sol et de rochers. Lors de leur séjour de 75 heures, ils parcourent 30,5 km avec la jeep lunaire.
Le retour à la Terre s'effectue le 19 décembre 1972. Depuis lors, les pas de l'homme n'ont pas encore retrouvé le sol de La Lune.