阿波罗8号是阿波罗计划中第二次载人飞行，三位执行此任务的宇航员分别为指令长弗兰克·博尔曼、指令舱驾驶员吉姆·洛威尔与登月舱驾驶员威廉·安德斯。阿波罗8号是人类第一次离开近地轨道，并绕月球航行的太空任务。阿波罗8号同时还是土星5号火箭的第一次载人发射。
  
美国国家航空航天局(NASA‎)只针对阿波罗8号作了几个月的准备。计划中的包括的硬件只被使用了几次：土星5号火箭此前只发射过两次，而阿波罗计划中也只执行了一次载人任务(阿波罗7号)。但是，阿波罗8号任务的成功为成功完成约翰·肯尼迪在60年代成功登月的计划铺平了道路。
  
在1968年12月21日发射后, 飞船在太空中航行了三天才到达月球，并围绕月球轨道飞行了20小时。在平安夜时三位宇航员在月球轨道中向地球作了电视直播。这是历史上观众最多的电视直播之一。
任务名称 阿波罗8号 
呼号： 指令舱：
阿波罗8号 
成员人数： 3 
发射地点： 佛罗里达州肯尼迪航天中心
LC 39A 
发射： 1968年12月21日
12:51:00 UTC 
降落： 1968年12月27日
15:51:42 UTC
北纬8度6分、西经165度1分 
任务时间： 6天3小时0分钟42秒 
环绕月球轨道次数： 10 
质量： 指令舱：30,320千克
登月舱测试器：16,448千克 
任务成员
弗兰克·博尔曼 
(曾执行双子星7号以及阿波罗8号任务)，指令长 
吉姆·洛威尔 
(曾执行双子星7号、12号、阿波罗8号以及阿波罗13号任务)，指令/服务舱驾驶员 
威廉·安德斯 
(曾执行阿波罗8号任务)，登月舱驾驶员 
替补成员
替补成员同样接受任务训练，在主力成员因各种原因无法执行任务时接替。
  
尼尔·阿姆斯特朗 
(曾执行双子星8号以及阿波罗11号任务)，指令长 
巴兹·奥尔德林 
(曾执行双子星12号以及阿波罗11号任务)，指令/服务舱驾驶员 
弗莱德·海斯 
(曾执行阿波罗13号任务)，登月舱驾驶员 
支持团队
支持团队并不接受任务训练，但被要求能够在会议时代替某位宇航员，并参与任务计划的细节敲定。
  他们也经常在任务被执行时担任地面通讯任务。
约翰·布尔 
(从未执行过太空任务) 
文斯·布兰德 
(曾执行阿波罗-联盟测试计划、STS-5、STS-41-B、STS-35任务) 
杰拉德·卡尔 
(曾执行天空实验室4号任务) 
肯·马丁利 
(曾执行阿波罗16号、STS-4、STS-51-C任务) 
计划
1966年12月22日，美国国家航空航天局宣布了阿波罗8号任务的成员：弗兰克·博尔曼、迈克尔·科林斯和威廉·安德斯。
  1968年7月，迈克尔·科林斯因为颈椎间盘突出症而不得不做手术，被他的候补吉姆·洛威尔替代。科林斯在恢复后成为了阿波罗11号的指令舱驾驶员。
1967年9月，位于休斯敦的载人航天中心提出了一系列任务以完成登月任务。7个任务类型被提出，每个类型都对特定的航天器和任务进行测试；每一个任务类型的执行都需要前一类型的成功完成。
  这些任务类型分别是：
A - 无人指令/服务舱(CSM)测试
B - 无人登月舱(LM)测试
C - 载人近地轨道指令/服务舱飞行
D - 载人近地轨道指令/服务舱和登月舱飞行
E - 载人指令/服务舱和登月舱绕地球进行椭圆轨道飞行，远地点7400公里(4600英里)
F - 载人月球轨道指令/服务舱和登月舱飞行
G - 载人登月
在阿波罗计划中的部件中，最终登月时使用的登月舱(LM)导致的问题最多。
  当第一个登月舱模型1968年6月被运到卡纳维尔角(Cape Canaveral‎)的时候，有101个不同的问题被找到。格鲁曼飞机工程公司，作为登月舱的主要承包商，预测D任务中要使用的第一部可载人登月舱最早要到1969年2月才能作好发射准备。
  这使整个序列被延迟。
阿波罗指令/服务舱(NASA‎)阿波罗太空船办公室主任乔治·洛(George Low)于8月份提出了一个解决办法。因为指令/服务舱会在登月舱可投入使用之前3个月准备好，宇航局可以在1968年12月进行一次只携带指令/服务舱的飞行任务，但不仅仅是重复阿波罗7号(载人近地轨道指令/服务舱飞行，即C任务)，而是将指令/服务舱一直开到月球，甚至是绕月球飞行。
  这次任务被取名为“C'任务”(C-Prime Mission‎)。这次新任务会允许航天局测试原本要等到阿波罗10号(F任务)才能测试的程序。这次计划的改变也有来自中央情报局担心苏联于12月先于美国进行载人环绕月球飞行，以使美国在太空竞赛中再次落后的原因(请参看Zond计划)。
  
AS-503火箭的第1级被竖起，1968年2月1日，火箭组装大楼几乎每一个航天局的高级管理人员都对这次新计划表示支持态度。唯一不支持此次认为的是局长詹姆斯·韦伯。但是，当大多数人支持的时候，他也决定批准这次任务。
迪克·斯雷顿，飞行任务成员办公室主任，决定将D任务和E任务的成员互换。
  詹姆斯·麦克迪维特，原计划中D任务的指令长，说他从来没被询问过是否愿意执行环绕月球的任务，但是即使有这样的机会也很可能会谢绝，因为他想操纵登月舱。而博尔曼，很欣然地同意了这次互换：他原来的任务仅仅是在更高的地球轨道重复前一次任务。任务的交换也意味着航天器的交换——博尔曼的新任务将使用103号指令/服务舱，麦克迪维特的任务使用104号。
  
最终，由于其多数工作已经被阿波罗8号和阿波罗9号完成，E任务被取消。任务指挥人员也相信二次环绕月球的阿波罗10号能够完成剩余的飞行目标。
9月9日，任务成员进入了模拟器，开始为任务做准备。宇航员们太空飞行时间与训练时间之比达1比7。尽管每个成员都对所有的操作进行了训练，但每人的专门训练也非常重要。
  作为指令长，博尔曼针对返回大气层进行了专门训练；洛威尔对在与地面失去联系后才进行的导航进行了训练；安德斯负责检查航天器是否正常运转。
直到11月12日，NASA‎才宣布阿波罗8号在任务上的变化。此前，代理局长托马斯·O·潘恩曾简短地谈及每一种可能都会被考虑。
  
在发射前4个月时，博尔曼的主要担心是任务会变得过于复杂。在土星5号的第一次发射，首次离开地球轨道以及环绕月球几个基本任务目标之外，博尔曼拒绝了任何其他的目标，并决定在月球轨道的时间也尽可能短——10圈而已。
发射前夜，查尔斯·林白访问了住在肯尼迪航天中心的三位宇航员。
  林白谈到了在他自己著名的飞行前测量地球仪上从纽约到巴黎的距离并计算全程所需燃料的经历。林白跨大西洋飞行的全部燃料大约是土星5号每秒消耗燃料的十分之一。
土星5号
阿波罗8号所使用的土星5号被拖入39A号发射台。
阿波罗8号所使用的土星5号的序列号为SA-503，是第三台飞行的土星5号火箭。
  当此台火箭于1967年12月20日在火箭组装大楼被组装的时候，很多人认为它会被用在阿波罗6号中，将一艘无人的指令/服务舱送入太空进行测试飞行。尽管阿波罗6号遇到了若干很严重的问题(第1级火箭遇到了严重的纵向藕合振动，第2级的两个推进器都提前关闭)，负责土星5号的马歇尔航天飞行中心仍然对这些问题都能被解决很有信心，决定不需要再进行一次无人任务。
  SA-503号火箭于是被用在载人任务上。
但是，NASA负责人仍然强加了一些限制以提高安全系数：S-II第2级必须在密西西比测试站进行低温测试，其他两级需要继续改进以适合人类飞行。4月30日，火箭被重新拆成3级，第2级被送到测试站。第2级和第3级推进器的火花点火装置也被改良。
  1968年5月时第1级火箭被查出存在泄漏问题，使其需要被修复。
由于此前土星5号只有过两次发射，肯尼迪航天中心的地面人员无法按计划完成任务。格鲁曼公司的工作人员也遇到了很多登月舱的问题。登月舱被运到发射地点之后，有太多的工作仍然需要被完成，使很多人担心计划是否能被执行。
  登月舱的起飞推进器出现了泄漏现象，促使了一些设计上的修改以及部分阀门的更换。
1968年8月，整个任务都被修改了。SA-503号火箭会将宇航员送上去月球的旅程；虽然不携带登月舱，但会携带与登月舱质量类似的登月舱测试器(LTA), 与阿波罗4号和阿波罗6号所使用的接近。
  为了加快发射前的准备工作，土星5号的很多修改都不由肯尼迪航天中心完成，而被交给专门的研究中心；只有与宇航员安全有关的修改被执行。
阿波罗8号所使用的航天器于9月21日被放入火箭，并于10月9日被拖到5千米之外的发射塔台进行测试。测试一直进行到发射的前一天。
  
SA-503作为阿波罗8号的火箭序列号被NASA‎有关运载火箭的部门使用。但是，与任务有直接关系的部门经常将其写成AS-503, 因为AS是Apollo-Saturn‎(阿波罗-土星)的缩写；两种序列号都在提及整个任务时被使用。
  -503显示这是第3次飞行(503)，使用土星5号(503)。
任务过程
发射和月球转移轨道射入
阿波罗8号发射。The photo is a double exposure, as the Moon was not visible at the time of launch (NASA)阿波罗8号发射于1968年12月21日早晨7点51分00秒(东部标准时间)。
  除了几个小问题，整个发射过程几乎是完美的。S-IC第1级推进器的表现比预计低了0。75%，使其燃烧时间比计划中延长了2。45秒。在第2级火箭燃烧即将结束时，火箭出现了纵向藕合振动，弗兰克·博尔曼估计振动频率为12赫兹，振幅约为±0。25 G (±2。
  5 m/s²)。火箭将航天器送入了离地球181。5千米至191。3千米高的地球轨道，轨道周期为88分钟10秒。航天器在轨道中的远地点也比预期稍远，计划中应是圆形轨道，距地球185千米。S-IC级掉入了大西洋，准确位置为北纬30度12分、西经74度7分 ；S-II级掉落在北纬31度50分、西经37度17分 。
  
接下来的两小时38分钟里，3位宇航员和地面指挥一直在检查指令舱是否正常工作，并且能够开始月球转移轨道射入(TLI)，能够将航天器送入月球转移轨道的一次点火。同时，3位宇航员将太空舱从一个火箭有效载荷转换成了一个航天器。S-IVB第3级火箭也必须保持正常运转状态。
  前一次的无人测试中，S-IVB第3级没能重新点火。
整个飞行过程中有3名指令舱宇航通讯员轮换执行与阿波罗8号联系的工作。一般情况下，只有指令舱宇航通讯员与宇航员直接对话。迈克尔·科林斯是3人中第1个值班的，他在任务发射两小时27分钟22秒后告知阿波罗8号“阿波罗8号，可以执行月球转移轨道射入。
  (Apollo 8, you are Go for TLI。‎)”这个命令意味着指挥中心正式允许阿波罗8号前往月球。接下来的12分钟里，3位宇航员检查着航天器和火箭以准备点火。S-IVB第3级火箭准时点火，并且按照计划燃烧了5分钟17秒。
  这次点火将航天器的速度提升到10,822 米/秒，燃烧结束时高度达到346。7 千米。这个速度也是人类历史上的记录。