視野有限，給月球著陸過程中航天員對著陸地點的觀察造成了極大的困難。此外，視窗過大，重量也大，侵佔了其它裝置的重量。因此，最終的設計是讓航天員站著，眼睛靠近視窗向外觀察，這樣既擴大的視野，又使視窗大大減小。

火箭專家馮·布勞恩領導的馬歇爾航天中心設計了把阿波羅飛船系統送入太空的運載火箭——土星5號。組裝完畢的土星5號火箭，高111米，總共有三級，裝滿推進劑和阿波羅的重量超過2　913　423千克，其中推進劑的重量就佔了90％以上。土星5號火箭的箭體結構採用一種超薄的、但極為堅固的鋁合金。這種合金令火星5號任何部位的外殼厚度都不超過厘米，極大的減輕了箭體的重量。

登月計劃：阿波羅號登月過程（圖）

1969年7月20日，人類首次登上月球

阿波羅計劃的登月過程由於涉及到不同星體間軌道的轉移，所以它的過程比一般地球軌道的飛行都要複雜。土星5號第一級把火箭提升到62千米的高度，推進劑全部耗盡，從箭體上脫離，令火箭的重量減輕了3/4。之後二級火箭點火，升空9分鐘後，二級火箭在174米的高度脫落。此時三級火箭短暫點火，將火箭送入190米的近地軌道。在檢查完所有的主要系統後，航天員會再次點燃三級火箭使飛船飛向月球軌道。

在飛向月球軌道的過程中三級火箭燃燒了所有推進劑。在拋棄三級火箭前指令…服務艙會與火箭分離，然後尖端翻轉，使其尖端對著火箭中登月艙的上部，然後指令…服務艙與登月艙頂端的對接結合器連線起來，完成對接。這時航天員在確認對接完成後，才拋棄三級火箭。

進入月球區後，要進行減速機動，使飛船保持在月球軌道上執行，通常這個減速機動是在月球背對地球的一面發生的，航天員無法從地球上獲得任何訊號的幫助，所以該機動隊航天員的安全來說是至關重要的，如果減速失敗，那飛船註定要飛過月球，無法返回地球。如果減速成功，飛船就進入了月球軌道。

經過一段時間的登月準備，指令…服務艙內的三名航天員中有兩名透過與登月艙的對接通道，進入登月艙，另一名仍負責駕駛指令…服務艙。登月艙與指令…服務艙分離後，登月艙下降段的發動機會開啟片刻，使登月艙進入較低的軌道，這一軌道稱為下降軌道。在下降軌道的低點，大約14千米的高度，登月艙再次加力，消除向前的速度，脫離下降軌道，向月球表面下落。最後航天員操縱登月艙發動機，實施減速，進行軟著陸。

尋找著陸點在登陸過程中是最困難的，因為飛行計劃中雖然會預定一個大概的著陸區域，但至於這一區域的具體情況，航天員事先並不知道，而且月球表面沒有明顯的參照物，就給航天員尋找合適的著陸點造成困難。要想安全的降落在月球表面絕不是一件輕鬆的事。

第一個登上月球的阿波羅11號在登月艙即將著陸之際，才發現預定的著陸點是一個裡面散佈著巨礫的大坑，在最後關頭航天員阿姆斯特朗冷靜地操縱登月艙，用了大約19秒避開大坑，降落在離預定著陸點4英里遠的地方。登陸時燃料箱中剩餘的推進劑僅夠再維持30秒。

航天員在月球表面完成任務後返回登月艙，啟動上升段的發動機，乘上升段返回月球軌道，而下降段則留在月球上，這樣就減少了發動機所需的能量。上升段在月球軌道上與指令…服務艙會合對接，之後航天員進入指令…服務艙開始返回地球。在實施進入地球軌道的機動前，阿波羅飛船要先拋掉登月艙上升段，然後啟動服務艙的發動機，開始返回地球軌道的反向加力。進入返地軌道後，飛船實質上是在經歷3天太空中的下落運動，進入外圍大氣層前，指令艙與服務艙分離，指令艙開始返回地球。

登月計劃：登月的準備和實現（圖）

阿波羅16號飛船指令長在月球插上美國國旗

對於阿波羅計劃這樣引人注目、影響深遠的工程，最關鍵的問題是保證航天員的安全。對此，NASA的技術人員不僅細緻地設計和論證了整個方案，還透過大量實驗來保證登月的萬無一失。透過實驗，不斷地發現問題、修改方案、再實驗，直到把問題隱患全部排除。從1960年到1969年，前後約10年時間，美國在各種實驗中嚴密地驗證了從發動機到運載火箭、從分系統到整個飛船的各方面問題。

為了支援登月計劃，瞭解月球表面的情況，NASA還執行了三項輔助計劃：徘徊者號探測器計劃，勘測者探測器計劃，月球軌道器計劃。