La seconda fase del progetto, che consisteva nel provare i razzi vettori ed i vari moduli, era culminata per i primi con il lancio del capolavoro di Wernher von Braun, il Saturno V, nel corso della missione Apollo 4, la prima della numerazione ufficiale NASA, mentre il collaudo dei moduli che avrebbero consentito lo sbarco vero e proprio iniziò con la prova del modulo di comando (Apollo 3, 25 agosto 1967) senza equipaggio a bordo, e proseguì portando i primi astronauti (Apollo 7, 11-22 ottobre 1968) a compiere sul Saturno 1B le prime manovre orbitali della missione, che proseguirono con l'ottava, la nona e la decima missione che condussero i tre equipaggi nell'orbita lunare, testando via via tutti i mezzi della missione, ivi compreso il modulo lunare. Durante la missione Apollo 10 il LEM (Lunar Exploration Module, lo stesso che LM) fu fatto calare fino a 15.000 metri dalla superficie lunare, effettuando con successo il rendez-vous con l'Apollo. Tutto era ormai pronto per lo sbarco dell'uomo sulla Luna.