把一个人送上月球需要一个较重的运载火箭。早在1958年美国陆军弹道导局(ABMA)与冯.布劳恩(werniner von Braun)就开始计划制造这样的运载火箭。同时他们也考虑运用大推力(超过600公吨)发动机和液氢发动机。这些早期的工作在美国日后的成功中起到了决定性的作用。到1959年底，美国国家航空航天局(NASA)提出了在1970年底，美国国家航空航天局(NASA)提出了在1970年前以260亿到380亿美元的花费进行载人环月飞行的计划，这个计划被艾森豪威尔总统否决了。
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艾森豪威尔的接班人约翰·肯尼迪总统则不同，他对载人环月飞行计划有很大热情。他向前苏联建议，双方在这个项目上进行合作，但是前苏联对此充耳不闻。
两个严峻的事实改变了肯尼迪总统的想法。1961年4月12日尤里·加加林成为世界上首位航天员；不久美国在入侵古巴中惨败，这两件事都使美国的国际形象受到了很大的操作。
1961年5月25日，肯尼迪在国会向世界宣布：“美国将在十年之内致力于将人送上月球，并将其安全送返地球。”
这对于当时还没有把人送上太空的美国来说可谓是惊人之举。美国在技术上还存在许多问题，包括开发有史以来最大的土星5号以及过渡型号土星1号和土星18号运载火箭。推进与惯性制导系统需要全新的质量保障与可靠性规程，这些是主要的技术攻关对象。
另一个主要问题是如何运用月球或地球轨道交会到达月球,直到1962年美国才决定采用月球轨道交会法。
总之，美国需要动用它的所有资源。土星/阿波罗项目估计需要花费250亿美元(大约是今天的1200亿美元)。美国国家航空航在局(NASA)的预算从1960年的5亿美元增加到1965年的52亿美元，也即占联邦预算的5.3%。美国国家航空航天局(NASA)工作人员的数量也以爆炸式的速度增长。
从1960年的1万人增加到1966年的3.6万人。同一时期，美国航空航天业的工作人员增加了10倍，从3.65万人增加到37.6万人。超过2万家来自80个国家的美国与国外公司参与了阿波罗计划。仅制导系统陀螺与加速度计的生产就需要2.000人。200多所大学也投入到探月活动中来。
估计将近1千万人直接或间接参与了阿波罗计划。改建与新建航天中心需要投入大量资金，1962年夏天，美国国家航空航天局(NASA)建成了位于德克萨斯州休斯顿的载人航天器中心(1973年改名为约翰逊航天中心)，用于设计阿波罗飞船、训练航天员和控制载人飞行。1961年10月25日，美国国家航空航天局(NASA)创建了位于新奥尔良州的密西西比测试站(Mississippi Test Facility,MTF,1988年改名为斯坦尼中心)，用于进行运载火箭第一、二级的验收试验。1961年9月7日，在新奥尔良州的另一个米丘德装配站(Michoud Assembly Facility,MAF)建成，用于土星*1B和土星5运载火箭第一级的装配。密西西比测试站和米丘德装配站都受负责运载火箭设计、开发与试验的马歇尔航天飞行中心(MSFC)的管理。
最后一个主要的决定是在佛罗里达州卡纳维拉尔角建立一个发射控制中心，用于运载火箭的最后装配和发射。1963年11月29日，这个中心改名为肯尼迪航天中心。
一些美国人批评这种巨大的投入，指出它唯一的目标就是战胜前苏联。不难想象，前苏联对此更是进行了大肆的批评，试图用心理战瓦解美国的计划。前苏联选择冯•布劳恩(Wernher von Braun)作为攻击目标，聘请东德作朱•马德(Julius Mader)撰写了一篇传记，题为“享芡维尔揭密；关于火箭大王冯•布劳恩的真实故事”。书中提到了冯•布劳恩与德国人团队为德国纳粹工作的事情。美国在用纳粹为他们的空间事业工作。这些攻击在美国引起了一些反响，但并没有阻止计划的顺利进行。
美苏双方都在努力侦察对方的情报。美国华冠侦察卫星(Corona)实现了对前苏联拜科努尔(Baikonur)新发射基地的监视。美国新闻认为，由于探月内容广泛，前苏联的任务变得容易了许多。
在阿波罗计划紧锣密鼓进行的同时，美国与前苏联继续在载人飞行方面进行激烈的竞争。他们各自的联盟号(Soyuz)和双子星座号(Gemini)飞船计划使两国在对任何探月任务都很关键的交会技术与变轨方面得到了完善。
由于1965年到1966年的双子星座号计划，美国逐渐赶上了前苏联，甚至在诸如
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