תוכנית אפולו היא אחת מתכניות החלל המפורסמות ביותר, "תוכנית כיבוש הירח" של ארצות הברית. במהלכה נחת לראשונה בהיסטוריה אדם על אדמת הירח. התוכנית כללה משימות מאוישות ובלתי מאוישות. ב-6 מהן הלכו האסטרונאוטים על אדמת הירח, צילמו אותו ואספו דגימות קרקע. התוכנית יצאה לפועל בשנות ה-60 וה-70 של המאה העשרים.
הנחיתה המאוישת הראשונה על הירח
המשימות הראשונות בתוכנית בחנו בהדרגה את האפשרות לצאת ממסלול סביב כדור הארץ, להיכנס למסלול טיסה סביב הירח ולנחות על פניו. במשימת אפולו 11, ביולי 1969, נחתה לראשונה חללית מאוישת על הירח. האסטרונאוט ניל ארמסטרונג היה הראשון להציב רגל על אדמת הירח, ולאחר מכן הצטרף אליו באז אולדרין. ארמסטרונג הנציח את הרגע באמרתו המפורסמת "זהו צעד קטן לאדם, אך זינוק אדיר לאנושות". הצוות השאיר על הירח לוחית ובה הכיתוב "כאן לראשונה הניחו אנשים מכדור הארץ את כף רגלם על הירח. יולי 1969 לספירה. באנו לשלום, בשם כל המין האנושי."
האסון שנמנע בזכות תושיית האסטרונאוטים
רוב משימות תוכנית אפולו הוכתרו בהצלחה, למעט שתיים. ב-1967 נספו שלושה אסטרונאוטים במהלך תרגיל חזרה לשיגור אפולו 1, שהייתה אמורה להיות המשימה המאויישת הראשונה בתוכנית. האסון אירע בשל שריפה שפרצה בתא הפיקוד של החללית. משימת אפולו 13, באפריל 1970, השתבשה לאחר שמיכל חמצן התפוצץ על סיפון החללית בדרכה לירח. בעקבות כך בוטלה נחיתת החללית על הירח. האסטרונאוטים אמנם לא השלימו את משימתם המקורית, אבל רשמו לזכותם הישג אדיר כאשר הצליחו, בתנאי לחץ, לבצע תמרונים מורכבים ולשוב בשלום לכדור הארץ.
במשימות אפולו 15, 16 ו-17 סיירו האסטרונאוטים על פני הירח ב"רכב ירחי" (המכונה גם "לונר-רובר"). כלי הרכב סייע להם לאסוף דגימות קרקע ולערוך מדידות שונות שנועדו להרחיב את הידע האנושי על הירח. אפולו 17, שנחתה על הירח ב-1972, הייתה המשימה המאוישת האחרונה לירח עד כה.
המשימה האחרונה בתוכנית אפולו הייתה פרויקט אפולו-סויוז. ביולי 1975 שוגרו שתי חלליות – אפולו האמריקנית וסויוז הרוסית – אשר נפגשו בחלל וביצעו עגינה מוצלחת זו לזו. צוותי החלליות ערכו ניסויים משותפים, החליפו מתנות ואף סעדו יחד. כך הגיע לסופו "המירוץ לחלל", שבמהלכו התחרו ארצות הברית וברית המועצות זו בזו באמצעות שכלול נמרץ של חקר החלל שלהן. המירוץ לחלל הוא בין הסיבות הבולטות גם למימושה של תוכנית אפולו עצמה. פרויקט אפולו-סויוז היה שיתוף הפעולה הראשון בין שתי המעצמות ולכן הוא בעל ערך סימבולי וחשיבות פוליטית. הוא סימן את סופה של תוכנית אפולו, ואת תחילתו של שיתוף פעולה בינלאומי פורה בתחום החלל.