正當美國人為自己的成功而高興時，前蘇聯在登月技術上又取得重大突破——軟著陸。1966年1月31日，“月球9號”探測器的著陸部分降落在月麵上，儀器艙中儀器完好無損，不斷發回各種照片、數據。美國人不甘落後，4個月後，“勘測者1號”也在月球上軟著陸，並且是整個探測器在月麵著陸，它不光發回照片，還挖掘月麵物質進行分析、測試等。1966年8月美國又發射了“月球軌道飛行器1號”。後來前蘇聯還發射了“探測器號”、“聯盟號”和“宇宙號”飛船。美國和前蘇聯在登月競爭中激烈爭鬥，美國最終取得成功，它的阿波羅載人飛船成功登上月球，使前蘇聯隻能望月興歎了。
登月計劃
前蘇聯在航天領域的屢次成功，大大刺激了美國人，當時的美國總統約翰·肯尼迪（1917—1963年）驚呼：“我們落後了！”美國人決心在登月競爭中壓倒對手，爭得第一。
阿波羅登月計劃始於1960年。一次會議上，製造了著名V-2火箭的美籍德國人馮·布勞恩提議不能跟在前蘇聯人後麵，要搶在他們之前把人送上月球。這一建議得到大家一致讚同，決定立即製定一項龐大的登月探測計劃。1961年5月25日肯尼迪總統批準了國家航空航天局的登月計劃，正式宣布要在20世紀60年代末把美國宇航員送上月球並安全返回，明確告訴美國人民完成此計劃將會是很困難或很昂貴的，這就是後來著名的阿波羅載人登月計劃。
在古希臘神話中，太陽神名叫阿波羅，他和月亮神是一對雙胞胎，美國宇航局以雙胞胎會麵為寓意，命名登月計劃為阿波羅計劃。
阿波羅登月計劃是一項大型的月球探測計劃，它的目標是把人送上月球，進行勘測和考察。這一計劃從方案選擇、論證，到最後一次登月，共曆時12年，耗資250億美元，大約有2萬多家公司、200多所大學和科研機構，共計40多萬人參加。最後一次“阿波羅17”號飛行於1972年12月結束，先後有12人登上月球，帶回386千克月岩以及大量資料。
阿波羅計劃的實施，體現了美國在科學組織、各部門協調合作方麵的能力，因為沒有哪一個部門和公司能單獨完成它。這個計劃需要新發展的大係統有：（1）土星係列運載火箭；（2）運載火箭發射場係統；（3）阿波羅登月飛船係統；（4）飛船登月測控係統；（5）登月宇航員選拔、培訓和醫監醫保係統。這些係統工程要求各分工部門的研究人員、設計人員和生產人員要協調一致，密切配合，不容有絲毫紕漏。美國人民和政府在這次計劃的實施中也從沒有動搖過，決心把前蘇聯人摔倒在月球上。
登月計劃采用的是月球軌道會合方案，即把宇宙飛船送入月球軌道，在月球軌道上再從飛船上派出登月艙在月球軟著陸，一部分宇航員留在繞軌道上待命的載人艙內，當登月宇航員返回時，登月艙再與載人艙交會對接，返回地球。采用這一方案，有許多技術問題必須解決，比如登月艙在何處著陸？月麵能否承受登月艙及宇航員的重量而不使其沒入塵埃？宇航員在軌道上如何生活、工作兩周及航天器在軌道上如何交會對接等等。為此，美國進行了充分的登月前準備，先後發射了9個徘徊者探測器、7個勘探者探測器、5個月球軌道器。它們不僅為研究月球提供了寶貴資料，更重要的是為阿波羅登月計劃打下了基礎，進行了前期探路。
為了完成阿波羅登月計劃，美國還實施了25次水星飛船飛行計劃和12次雙子星座飛船飛行計劃。雙子星座載人飛船是一種可載2名宇航員的飛船，以解決兩星期載人在軌技術、交會對接技術、宇航員出艙活動技術和一些其他技術問題。後來，所有的阿波羅飛船的指揮長都參加過雙子星座飛船的飛行。
阿波羅計劃的關鍵還有大推力火箭研製。執行登月任務的是“土星-5”火箭，載有飛船時高達110．1米，起飛重量達2950噸，是一枚3級液體火箭，發射時飛船和救生係統裝載在火箭頂部。
阿波羅飛船重45噸，主要由載人艙（又稱指令艙）、服務艙和登月艙組成。指令艙是飛船的主體，是控製中心，宇航員生活和工作的地方，也是飛船唯一返回地麵的部分。指令艙下麵連接的是服務艙，它的下端裝有火箭發動機推進係統，它是整個飛船的主要動力，承擔飛船進入月球軌道繞月飛行時變軌以及返回時脫離月球軌道等任務。另外，還裝有燃料、電源裝置和飲用水。指令艙和服務艙合稱母船。登月艙裝在服務艙下、第三級火箭頂部的金屬罩內，分上升段和下降段兩部分，用來將2名宇航員降落到月麵和送回等候在月球軌道上的母船。飛離月球時，下降段充當起飛的發射台，並留在了月球上。