1966年，美国正式启动载人登月计划，命名为“阿波罗”计划。之后的短短两年时间，美国以近乎旺热的状态用阿波罗号系列飞船进行了6次无人环球飞行、以鉴定各类性能、接着、又用半年时间进行了4次载人环球、环绕月球以及模拟登月飞行，终于在1969年7月16日开始实施阿波罗11号载人登月计划。这时，全美直接涉及该工程项目的企业总人数已达50万人。
阿波罗飞船包含指令舱、服务舱和登月舱3部分，可搭乘3名宇航员升空。其中，指令舱是宇航员空中的住所和办公室，是宇航员在空中待的最长时间的地方。登月时，指令舱留一人驾驶，在月球轨道上循环飞行等候，其余两人借助登月舱落到月球上，服务舱挂在指令舱下面，是飞船的“厨房”，装备燃料和动力设备。登月舱带着强光灯和探头，还有4只着陆用的铁脚，很像一只面目狰狞的大甲虫，张牙舞爪。它接在服务舱后，分下降和上升两段，分别作为宇航员往返月球的工具，也作为那两位人类使者在月球上的探险基地。后来的阿波罗号飞船还加带了一辆四轮驱动的月球车。
1970年4月11日，阿波罗13号飞船执行任务发射升空，进行第3次登月飞行。机组3人，即指令长、登月舱操作员和指令舱操（右侧已意外损坏）作员。美国是一个典型的基督教国家，旅馆房间里都为客人准备了圣经，即便在先进的航天科学中心，也有不少人虔诚地信奉基督教。早在准备计划过程中，人们就半开玩笑说：13这数字多不吉利，是不是改一个编号。当然，宇航员们还是义无返顾地登上了飞船。
阿波罗13号升空还算顺利，头两天也只有些小麻烦。美国航空航天局曾经反复衡量过，所谓“高危阶段”应是登月舱从月球上升空返回，并准确与指令舱会合阶段。不曾想，还在平稳前往月球轨道途中，不祥的“13”果真变成了灾难现实。4月13日晚9点，完成日常的电视广播后，指令舱操作员准备用六分仪观察星座，指令长和登月舱操作员开始检查登月舱，飞行总时间刚刚达到55小时53分钟。忽然，1号贮氧箱压力偏低，1分钟后，丢失地面联络数据。经检查发现飞船上一条电源线电压下降，但大家并没有把它当作危险的征兆。可是，随后服务舱就传来一声巨响，3套燃料电池中居然有两套彻底损坏。
燃料电池是指令舱的主电源，也是系统动力、人员氧气和再生水的来源。指令舱操作员连忙向地面报告：“我们出事了。”正在登月舱的登月舱操纵员从通道里爬回来证实，一些系统已经停止工作。
电视立刻把这一灾难传播给全世界，刹那间，无数人目瞪口呆，大惊失色，为宇航员的生命忧心忡忡。休斯顿控制中心无法知道出了什么毛病，唯一可以确信的是，失去了燃料电池，宇航员的生命顿时危如累卵。
这时，飞船离地球38万千米，处于月球强大引力之中，没有足够的动力可以中断飞行，自行返回地球，只能眼睁睁地看着飞船在茫茫太空中继续往月球飞去。由于主电源故障，即便到达月球轨道，也无法实现登月计划。尽管飞船可以在月球轨道上循环，但是，飞船最多只能容下3人，无法派另一艘飞船去接济他们。再说，当时也不具备空间对接能力。
飞船上，宇航员出色的心理素质起了关键性作用。他们没有动摇，更没有自暴自弃，在指令舱只有最后一个燃料电池工作的情况下，首先需要保证的是氧气和水，宇航员立刻停止一切不必要的活动，甚至要尽量抑制自己的紧张情靖、以减少呼出的二氧化碳，因为净化空气也需要动力，地面人员安慰他们说，要保持自信，系统经过反复设计和试验，不可能接二连三地发生重大事故。天地之间都十分明白，他们惟一的希望就是登月舱了，为此，休斯顿控制中心当机立断利用完好的登月舱返回地球。
早在1962年，就有人提出需要制定利用登月舱紧急返航的方案，但大家认为这是小概率事件，没有深入研究，好在美国建立了信息公开体系，虽然没有正式立项研究，仍有不少航天爱好者对此保持高度热情。关键时刻，科学普及的力量发挥出了非凡的效果几个小时之内，群策群力，一个完整的方案，括所需新轨迹、火箭助推器推力、新的自动导航程序、飞行控制程序、甚至飞船上现有氧气、水和电池容量和能力，都已计算完成，并以最快速度进行了地面模拟，找出了一个可能的返航途径：继续飞行，然后借助月球引力二次点火，进入返回轨道。
飞船上的宇航员同样表现出精湛的基本功。在有限的通信时间内，宇航员不仅完美准确地反应情况，配合地面行动，还准备了科学的自救方案。他们严格确定能源使用方法，力求机上最后一个燃料电池安全可靠地工作，这是他们操纵飞船的惟一动力之源。他们每天每人只喝一小杯水，以保证系统冷却用水充裕。由于缺水，他们体重迅速下降，平均每人减重达6千克。为减轻电池负担，指令舱内的温度要尽可能降低。宇航员们深知，必须在电能不足、水和氧气稀少、环境温度极低的恶劣环境中努力生存下去。
其实，每个人都很清楚，无论天上地下，无论机器还是人，只要再出一点差错，飞船必将一去不回，甚至撞上月球。所以，分分秒秒，每个人的心情都被牢牢地牵挂着，随着阿波罗13号飞船，继续绕着月球飞。
根据救生计划，飞船首先按计划进入月球轨道，而后，启动登月舱返航发动机，借助月球引力作用，飞船进入自由落体轨道。然后，再次点火，脱离月球轨道准确返回地球。若时机掌握不好，阿波罗13号可能与这唯一的机会失之交臂，这将是他们最后的机会。由于之前的爆炸在真空状态下发生，服务舱碎片伴随他们左右飞行，宇航员只能通过指令舱唯一的一具天文望远镜，根据太阳光判断自身的相对点火方位，同时还要排除周围残片的反光干扰。三位宇航员克服艰苦环境带来的劳累和烦躁，互相鼓励，密切合作，确保飞船这一方不再出任何微小差错。这时，他们又冷又饿，筋疲力尽，脱水和失重使他们体温上升，甚至高达39. 4摄氏度。
美国迅速请求国际社会给予紧急救援。也许是13这个数字再显神奇，包括苏联在内，共有13个国家派出强大的救援队伍，密切观察，仔细测量，守候在各自的领域内。
4月17日，最后时刻终于来了。飞船进入返回地球大气层轨道的角度，宇航员启动姿态控制火箭，加速飞行。随后，分离爆炸螺栓工作，顺利抛掉服务船。
美国中部标准时间12:07:4.阿波罗13号指令舱平安降落在太平洋洋面上，距离等候救损的美军硫磺岛号军舰仅有6千米。虽然此次登月失败，但人们奇迹般地将宇航员营救回来了。这次事件被称为宇航史上“一次成功的失败”。
事后查明，事故的直接原因是服务舱恒温器开关短路爆炸。但是，美国航空航天局仍然花了两个月时间对设计、试验和管理等全面整改。在没有发现可以否定飞船总体设计思想之处之后，阿波罗计划继续执行下去。截止1972年底阿波罗17号任务顺利结束，该计划共运载18名美国宇航员走出地球，其中12名成功登上月球，成为人类发展史上富有意义的一个瞬间。
