在20世纪60年代的美国载人航天活动中，最为辉煌的成就是阿波罗载人登月飞行。早在60年代初，美国宇航局就已经提出了“阿波罗登月计划”。经过8年的艰苦努力，连续发射10艘阿波罗飞船之后，美国终于在1969年7月16日成功发射载人登月的阿波罗11号飞船。
进军太空
肯尼迪在接受总统候选人提名时，就曾指出，新边疆包括“未知的科学与空间领域”。就任总统后，他委托副总统约翰逊领导宇航事业。1961年4月12日，苏联宇航员加加林在人类历史上首次进行了太空漫步。4月17日，猪湾危机爆发，美国为转移舆论对猪湾惨败的注意，也为了与苏联在外空间展开竞争，4月20日，肯尼迪要求约翰逊迅速制订赶超苏联的太空计划，恢复水星计划以试验载人太空飞行。8天后，约翰逊向肯尼迪报告，美、苏两国均未具备把人送上月球的能力，尽管苏联在火箭上暂时领先，但只要美国努力，有可能在1966年或1967年完成登月飞行。5月5日，美国宇航员艾伦·谢泼德乘坐“水星3号”卫星顺利地进行了太空飞行，成为美国第一个太空人。5月6～7日，韦伯和麦克纳马拉制订了详细的太空计划。5月25日，肯尼迪正式宣布：“我们国家应当努力在这10年结束以前，实现把一个人送上月球，再平安地返回地球这样一个目标。”这就是举世闻名的“阿波罗登月计划”。为实现这个计划，国会作出了拨款决定。国家航空和宇宙航行局同国防部联合成立了月球研究联合执行委员会和月球研究联合办公室。
1961年10月27日，美国“土星1号”火箭试射成功。在这段时间里，美国加强了对这种新型土星火箭的研制，以解决登月的运载工具问题，另外又通过“水星计划”和“双子星座计划”，试验太空载人飞行。1962年2月20日，小约翰·格伦乘坐“水星6号”进入轨道后，顺利地绕地球3周。1963年5月15日，美国宇航员戈登·库琅环绕地球飞行22周，成功地结束了“水星计划”试验阶段。1965～1966年，美国根据“双子星座计划”进行了22次太空载人飞行。这些试验不仅解决了宇航员在太空飞行和进出太空舱等尖端技术问题，而且实现了两个航天器在空间的会合与对接，为“阿波罗登月计划”奠定了坚实的基础。1965年4月，美国“土星5号”火箭研制成功，解决了阿波罗飞船的运载工具问题。自1967年起，除一次地面事故使3名宇航员丧身，还有一次点火未能成功以外，“土星5号”火箭先后将阿波罗4号、8号、9号和10号飞船载入太空。人类征服月球的时刻，终于临近了。
登上月球
1969年7月16日，美国开始了征服月球的首次太空飞行。这天清晨，美国东海岸卡纳维拉尔角的肯尼迪航天中心发射场周围，观众云集。美国总统林登·约翰逊和来自世界各地的要人、美国政府官员等在看台上就座。在巨大的轰鸣声中，“土星5号”火箭把“阿波罗11号”飞船送上了太空。参加这次登月飞行的，是美国宇航员尼尔·阿姆斯特朗、埃德温·奥尔德林和迈克尔·科林斯。7月20日下午4时17分，离开指挥舱的“鹰号”登陆舱在月球表面成功着陆。美国东部时间下午4时56分，尼尔·阿姆斯特朗走下登陆舱，在月球表面上踩下了人类的第一个脚印。他当时说：“这一步对一个人来说，是小小的一步；对整个人类来说，是巨大的飞跃。”美国登月飞行的成功，是人类征服宇宙的道路上的里程碑。此后，美国宇航员又乘坐阿波罗12号、14号、15号、16号和17号飞船，先后5次登上月球，进行了大量的考察工作。1972年，“阿波罗17号”的凯旋，宣告了“阿波罗计划”的圆满完成。
