阿波羅載人登月工程開始於1961年5月，預計1969年7月20至21日首次實現登月。此後，美國又相繼6次發射“阿波羅”飛船，其中5次成功，總共有12名航天員登上月球。整個工程歷時約11年，到1972年12月結束，耗資255億美元。在工程高峰時期，參加工程的有2萬家企業、200多所大學和80多個科研機構，總人數超過30萬。它是本世紀人類最巨集偉的工程之一。
該工程的第一步是確定登月方案，它包括論證飛船登月飛行軌道和確定載人飛船總體佈局。最後選定月球軌道交會方案，相應地確定由指揮艙、服務艙和登月艙組成飛船的總體佈局。
為了進行載人登月，美國先實施了四個輔助計劃，即在1961年至1965年發射九個“徘徊者”月球軌道器，用以瞭解未來的“阿波羅”飛船在月面著陸的可能性；在1966年至1968年發射五個“勘探者”月球著陸器，瞭解月球土壤的理化特性；在1966年至1967年發射三個“月球軌道環形器”，對40多個預選著陸地點進行詳細觀測，從而選出10個登月點；在1965年至1966年發射10艘“雙子座”飛船，進行生物醫學研究和飛船機動飛行、對接及艙外活動訓練等。
“阿波羅”工程的第三個方面就是研製低軌道運載能力為127噸的大推力“土星5”運載火箭。
研製“阿波羅”飛船是該工程的“重頭戲”。飛船的指令艙是航天員生活和工作的地方，也是全飛船的控制中心；服務艙裝有主發動機等系統；登月艙由下降級和上升級組成。
首次載人登月是由“阿波羅11號”飛船完成的。當時飛船上載有三名航天員，當飛船與“土星5”火箭第三級分離，且阿波羅11號搭載登月艙飛船沿過渡軌道飛行2．5天后，便開始接近月球，此時飛船服務艙的主發動機減速，使飛船進入環月軌道。接著，兩名航天員進入登月艙，並駕駛登月艙與飛船分離，這時飛船指揮艙內的一名航天員繼續駕駛飛船繞月球軌道飛行，而另兩名航天員則乘登月艙在月面著陸。登月後航天員採集了岩石和土壤（22千克），展開了太陽電池陣，安裝了月震儀等。任務完成後，他們乘登月艙的上升級返回月球軌道，與飛船對接，最後返回地球。
1969年11月至1972年12月，美國又陸續發射了“阿波羅”12至17飛船，其中除“阿波羅13號”因故沒有登月（航天員安全返回地面），另五艘飛船均登月成功，“阿波羅”15至17飛船的航天員還駕月球車在月面活動，採集岩石。
航天員在月球上鑽取了三米的月球巖芯，發現多達57層，每層代表一次隕石衝擊，還測量了月球內部發出的熱流……“阿波羅”工程極為壯觀，它激動了無數人的心，使載人登月的千年夢想變成了現實。
“鷹”落向月面
1969年7月16日，巨大的土星5火箭（40層樓房高）在百萬人的關注下緩緩升空。這一天，天空晴朗，萬里無雲，似乎亙古沉睡的月球正靜靜等待著“土星5”運送地球使者的來訪。當“土星5”把“阿波羅11號”飛船送入近地軌道後，後者便開始獨自飛向月球。
“阿波羅”飛船上載有三名航天員，指令長是尼爾·阿姆斯特朗，登月艙駕駛員是埃德溫·奧爾德林，指令艙駕駛員是邁克爾·柯林斯。從地球到月球大約有38萬千米，“阿波羅11號”飛船上載著三名航天員經過75小時的長途跋涉，於19日進入月球引力圈。20日清晨，“阿波羅”到達月球上空4900千米後，接到休斯敦飛行指揮中心命令，減速飛行，進入月球軌道，於是飛船服務艙發動機逆向噴射，進入了遠月點313千米、近月點113千米的橢圓軌道，此時飛船繞月球一圈只需兩小時。在月球軌道上，航天員們緊張地進行登月前的準備工作，其中最主要的一項是阿姆斯特朗和奧爾德林進入名叫“鷹”的登月艙，而柯林斯則仍留在稱作“哥倫比亞”的指令艙中。
偉大的時刻終於來臨了。21日2時許，登月艙的發動機被點燃，使它與指令艙分離。指令艙由柯林斯駕駛繼續繞月飛行，而登月艙則載著兩名航天員緩慢向月球飛行。當阿姆斯特朗看到窗外要降落的地方有亂七八糟的卵石時，便決定繼續飛行，尋找平坦的地方。最後奧爾德林手控登月艙在月面“靜海”的一角平穩降落，登月獲得成功。
個人的一小步人類的一大步
他倆向窗外眺望，進入眼簾的是一個遍佈隕石坑和大石塊的陌生世界。雖然他倆都情不自禁地想走出去看一下這塊神祕的地外之地，但還是自我剋制地按預定計劃，等待地面中心指令。他們先在艙內美美地睡了一大覺，醒後在艙內吃了月球上的第一頓飯，又檢查了艙內儀器、燃料裝置、氧氣供應情況。當一切都經過精確無誤地核對後，阿姆斯特朗與奧爾德林彼此幫助穿上登月服。7月21日11時56分，阿姆斯特朗開啟登月艙艙門，擠出去，小心翼翼地把梯子豎下月面（在地球上未曾模dyabl擬過此動作），他帶著電視攝像機慢慢走下梯子，踏上了人們為之夢想了數千年的月球，這時他說：“對我來講這是一小步，而對於全人類而言這又是何等巨大的飛躍。”19分鐘後，奧爾德林緊步阿姆斯特朗的後塵，走出登月艙。當他走到月面上時，第一句話就讚歎說：“啊，太美了！”他也像阿姆斯特朗一樣，很快學會了地球人不習慣的移動方法：跳躍。他倆時而用單腳蹦，時而又用雙腳跳，有些像袋鼠。兩人首先在月球上放置了一塊金屬紀念牌，上面鑲刻著：“1969年7月。這是地球人在月球首次著陸的地方。我們代表全人類平安地到達這裡”。
7月22日下午1時56分，阿姆斯特朗奉命指揮“阿波羅”—11飛船指令艙離開月球軌道，踏上返回地球的旅途。7月25日清晨1時50分，“阿波羅”—11飛船指令艙載著三名航天英雄平安濺落在太平洋中部海面，人類首次登月宣告圓滿結束。
永載史冊
“阿波羅11號”登月後，又有五艘飛船相繼成功登月，其中“阿波羅”15、16從環月軌道上各發射了一顆環月執行的科學衛星；阿波羅一15、16、17的登月艙中還各帶一輛月球車，用於擴大航天員的活動範圍和減少航天員的體力消耗。這6艘登月飛船的航天員在月球上一共停留280小時，足跡達100千米，帶回岩石樣品約440千克，這些均大大充實了人們對月球的認識。
“阿波羅”工程是當代規模最大、耗資最多的科技專案之一。它的出現導致60至70年代產生了液體燃料火箭、微波雷達、無線電制導、合成材料、計算機等一大批高科技工業群體。後來又將該計劃中取得的技術進步成果向民用轉移，帶動了整個科技的發展與工業繁榮，其二次開發應用的效益，遠遠超過“阿波羅”計劃本身所帶來的直接經濟與社會效益。
總之，載人登月對人類社會發展具有重要推動作用。