Gdy projekt Mercury wykazał, że załogowe loty kosmiczne są możliwe, postanowiono uruchomić program Gemini, aby przeprowadzić eksperymenty i prace związane z wysłaniem misji na Księżyc. Pierwszy lot programu Gemini z astronautami na pokładzie (Gemini 3), którego dowódcą został Gus Grissom odbył się 23 marca 1965 r. Dziewięć kolejnych misji udowodniło, że człowiek jest w stanie żyć w statku kosmicznym dłuższy czas, a także że możliwe jest połączenie (dokowanie) z innym statkiem w przestrzeni kosmicznej. Loty programu Gemini dostarczyły również wielu danych medycznych dotyczących wpływu stanu nieważkości na ludzki organizm.
Program Apollo thumb|Buzz Aldrin na powierzchni Księżyca (misja Apollo 11)
Program Apollo powstał w celu wysłania pierwszego człowieka na Księżyc i bezpiecznego sprowadzenia go na Ziemię. Misja Apollo 1 skończyła się tragiczną śmiercią astronautów, gdy podczas symulacji lotu wewnątrz modułu sterowania wybuchł pożar. Z powodu tego incydentu przeprowadzono później kilka prób bez udziału załogi, zanim ponownie wprowadzono ludzi na pokład statku kosmicznego. Apollo 8 i Apollo 10 zbadały orbitę Księżyca oraz przywiozły jego liczne fotografie. 20 lipca 1969 r. Apollo 11 z Neilem Armstrongiem, Michaelem Collinsem i Buzzem Aldrinem na pokładzie po raz pierwszy w historii wylądował na powierzchni Księżyca.