bélyegkép|jobbra|300px|Az Apollo-program jelvénye Az Apollo-küldetéstípusok a Hold elérését célzó Apollo-program során alkalmazott, egymásra épülő expedíciósorozat egyes állomásai voltak, amelyeket műszaki és tudományos tartalmuk különböztetett meg egymástól. A NASA űrprogramjainak alapfilozófiája szerint a tapasztalatokat egymásra kell építeni és a bonyolultabb feladatokat csak akkor lehet megkísérelni, ha azok alapjait korábban már kikísérletezték más repüléseken. A Hold – űrhajósok általi – elérése minden idők legbonyolultabb tevékenységsorozata volt, ráadásul komolyabb előzetes tapasztalatok nélkül, ezért a NASA előre felállított egy küldetéstípusokból álló lépcsőzetes tervet, amelyet követve sikerült eljutni a Holdra.
A holdra szálláshoz elvezető repülés-sorozat felépítése többször változott (elsősorban az Apollo–1 katasztrófája miatt), mire egy betűrendbe szedett szigorú sorrend ki nem alakult. A program bonyolultsága ellenére a program során mindvégig követték ezt a lefektetett sémát, csak két repüléstípus marad ki, vagy alakult át az idők során, az elv tehát rendkívül sikeresnek bizonyult.
Előzmények Az Egyesült Államok 1961. május 25-én útjára indította az Apollo-programot a Szovjetunióval „vívott” űrversenybeli vesztes pozíciója megfordítására. John F. Kennedy elnök a bejelentéskor rendkívül rövid határidőt szabott meg a cél, egy sikeres holdra szállás teljesítésére. A NASA lényegi tapasztalatok híján volt még ekkoriban (egyetlen űrugrást teljesítettek a Mercury-programmal), ezért a Hold elérésére háromfelé osztotta az erőfeszítéseket: a Mercury-program folytatásával tapasztalatokat szerezni az űrrepülések műszaki és élettani hatásairól; egy új programmal – a Gemini-programmal – begyakorolni a holdutazás teljesítésének alapvető műveleteit; kimunkálni a legmegfelelőbb módot a Hold elérésére és megteremteni annak hardverét.
A két „felvezető” űrprogram nemcsak a Hold elérhetőségét igazolta (legalábbis műveleti oldalról), hanem az Apollo-program repüléseinek felépítésére is szolgáltatott szervezési tapasztalatot a NASA számára. 1966-ban az űrhivatal elkészítette az első repülési sorrendet, amelyben csak vázlatosan szerepelt a program felépítése: három repüléssel előbb berepülik az űrhajórendszert (a parancsnoki űrhajót, a holdkompot és a Saturn V-öt), majd a „szükséges számú” repüléssel elérik a Holdat – leszállás nélkül –, melyekkel szimulálják a leszálló műveleteket, egyben be is gyakorolva azokat, majd ezután következhet a leszállás. Ám mielőtt a repülési terv különösebben részletesebb kidolgozására sor került volna, bekövetkezett az Apollo–1 katasztrófája, előbb elhalasztva, majd annullálva minden további tervet.
A NASA az Apollo–1 balesetének – akár az egész program törlését is eredményezhető – kivizsgálását követően 1967 késő nyarán ve(he)tte elő újra a terveket, ekkor azonban teljesen részletes menetrendet hagyott jóvá. A tervezők 1967. szeptember 20-án terjesztették elő a tervet a NASA vezetése felé.
A terv lényege egyfajta lépésről lépésre filozófia volt, amely a Mercury- és a Gemini-program során a legmegfelelőbbnek bizonyult. Az egyes „lépéseket” betűjeles rendben mutatta a program. Eszerint a legegyszerűbb műveletekkel kellett kezdeni a folyamatot, majd úgy haladni a bonyolultabbak felé és csak akkor léphet tovább az egész program, ha az előző technikai (vagy más, pl. orvosi) szintet előzőleg sikerült teljesíteni. Szükség esetén annyiszor kellett ismételni egy-egy műveletet, amíg tökéletesen nem sikerült, csak ezután lehetett a következő műveletet teljesíteni (így pl. a mintául vett előző programok során az űrséta csak a legutolsó Gemini repülésen, ötödszörre sikerült tökéletesen). A terv a következőképpen épült fel: A – CSM próbarepülés automatikus üzemmódban (Saturn V) B – LM próbarepülés automatikus üzemmódban (Saturn IB) C – CSM próbarepülés személyzettel (Saturn IB) D – Kombinált CSM/LM próbarepülés személyzettel (Saturn V – alternatívaként szimultán Saturn IB indítások is igénybe vehetők) E – CSM/LM műveletek magas Föld körüli pályán F – Hold körüli keringés G – Holdra szállás H – Holdi leszállás(ok) I – Holdkutatás Hold körüli pályáról J – Holdi leszállások, javított hardverrel A műveleti sorrend legnagyobb hibája az volt, hogy egyáltalán nem számolt a hardver rakéta-komponensével, ennek tökéletes működésével számolt már az első pillanattól, amely végül mégsem vált valóra.
A program későbbi előrehaladása során a kutatási program továbbfejlesztésére további koncepciók születtek, mintegy a J utáni küldetésekre. A következő fejlődési lépcső egy teher változatú holdkomp (a normál holdkompokkal megegyező kialakítású, ám azaz az űrhajósok létfenntartásához, valamint a holdi felszálláshoz szükséges berendezéseket nélkülöző, helyette az embereket szállító holdkomp készleteiből utánpótlást szállító űrhajó) felküldése lett volna, amellyel a holdfelszíni kutatási idő egy hétre is kiterjeszthető lett volna. Még további távlatokban több teherűrhajót szállítóeszközként felküldve, egy holdbázis létrehozása is felmerült lehetőségként. Az Apollo-program megkurtítását és leállítását követően azonban ezek a tervek nem kerültek kidolgozásra, a betűrend nem bővült tovább.
A típusú küldetés bélyegkép|jobbra|200px|Az Apollo-hardver bemutatkozása A parancsnoki űrhajó emberek nélküli próbája
A NASA új űrhajótípusait hagyományosan egy automata üzemmódban végrehajtott repüléssel tesztelte először, mielőtt űrhajósokkal is engedélyezte volna a felszállást, ezt a hagyományt folytatta az Apollo is. Ez egyfajta biztonsági intézkedés volt. Ezt a küldetést a Block I modifikációjú Apollo űrhajóval (egy csökkentett képességű, holdműveletekre alkalmatlan, Föld körüli pályán történő repülésre felkészített prototípussal) tervezte elvégezni az űrhivatal, annak ellenére, hogy az Apollo–1 katasztrófája nyomán ezt az alváltozatot törölték a programból. Ennek elsősorban gyártási okai voltak: az eredeti, 1966-os tervek szerinti repülésekhez már legyártották a Block I űrhajókat, viszont a tűzkatasztrófa után kizárólagosan alkalmazni kívánt Block II (azaz a teljes kiépítésű változat) modifikációból nem állt rendelkezésre elég példány. Az Apollo–1 katasztrófája miatt lerövidült idő miatt a tesztek felgyorsítása céljából az Apollo/Saturn rendszer teljes kiépítésű repültetése mellett döntöttek (normál esetben a rakétát fokozatonként tesztelték, míg az űrhajó egyes részegységeit is tesztelhették a véglegestől eltérő rakétával).
A típust végül két repülés is képviselte, az Apollo–4 és az Apollo–6. A NASA vezetése vezetése egy mielőbbi sikeres repüléssel akarta a politikai döntéshozók szemében enyhíteni az Apollo–1 negatív politikai hatását, ezért a lehető legkorábbra tűzte ki az Apollo–4, az első A típusú repülést. 1967. november 9-én Cape Kennedy-ről felbocsátották a Saturn V első repülőképes példányával (SA–501) a CSM–017 jelű Block I parancsnoki modult. A több második generációs (Block II) fejlesztéssel felszerelt űrhajóval letesztelték a szerkezet mechanikai ellenállóságát, a hőpajzs megfelelőségét és az SPS hajtómű teljesítményét (mindezek mellett a holdrakéta, valamint a földi kiszolgálás is vizsgázott. A teszt teljes sikerrel zárult.
A sikeres A repülés (és a szintén sikeres B repülés) után megmutatkozott a repülési ütemterv hibája – a hordozóeszköz kihagyása a tervből –, a NASA kevésnek ítélve a Saturn V egyszeri repülését, egy második holdrakéta tesztutat (lényegében egy második A repülést) kényszerült beiktatni, mielőtt emberrel az űrhajóban engedett volna felszállni egy Saturn V-öt. Elsősorban a Saturn V kiszolgáló személyzetének kellett a gyakorlás, ám egy teljes értékű Apollo űrhajót (a CSM–020 jelű, az első próbán alkalmazotthoz hasonló, Block II fejlesztésekkel javított Block I űrhajót) építettek a rakétára, amellyel el kívánták ismételni az Apollo–4 tesztjeit, további repülési adatok reményében. Szerencsétlen módon azonban az Apollo–6 sikertelen repülés maradt: a Saturn V első fokozatának F–1 hajtóműveiben végbemenő nyomásváltozások megengedhetetlen oszcillációt okoztak, majd az S–II fokozat öt J–2 hajtóműve közül kettő idő előtt leállt, míg végül a pontatlan pályára állás után az S–IVB hajtóművének újraindítási kísérlete is kudarcot vallott. Furcsa módon azonban a Saturn V kudarca teljesítette ki az Apollo űrhajó sikeres működését. Az S-IVB hajtóműhibája miatt az űrhajó főhajtóművével kellett korrigálni a Föld körüli pályát, amely 442 másodperces gyorsító manőverrel teljesítette egy holdexpedíció során felmerülő követelményt. A próba az A típus követelményeinek (az Apollo CSM kielégítő működésének) megfelelt, azonban a hordozóeszközzel szemben komoly kételyeket támasztott.
B típusú küldetés bélyegkép|jobbra|200px|Az első holdkompot készítik fel a B típusú repülésre A holdkomp emberek nélküli próbája
Az egész űrhajórendszer legbonyolultabb fejlesztése a holdkomp létrehozása volt. Tekintettel, hogy ennek az eszköznek semmiféle technikai előzménye nem volt a korábbi programokban, a legkörültekintőbb tesztekre ennél volt szükség, ezért került a programba egy csak külön a holdkomp automatikus berepülését célzó repülés (és ezért nem elégedtek meg egy kombinált CSM/LM teszttel a NASA-nál).
A holdkomp fejlesztésének elhúzódása és a berepülés kielégítő teljesítménye miatt elegendő volt egyetlen próba, az Apollo–5. A holdkomp próbaútjára 1968. január 22-én került sor. Egy Saturn IB rakétával egy sok tekintetben befejezetlen, még a prototípus előtti állapotban levő holdkomp példány (az LM–1) startolt (a holdkomp tervezésének bonyolult volta miatt – az akkori megítéléshez képest – hatalmas késéssel érkezett Cape Canaveralre a még mindig túlsúlyos, holdrepülésre tehát még alkalmatlan, több rendszerében még működésképtelen, leszállótalpak nélküli tesztpéldány, ezt juttatták fel a próbarepülésre). Az Apollo–5 lényegében hajtóműteszt lett, a holdkomp új fejlesztésű leszálló és felszálló hajtóművét, a leszállóegység két fő részegységét leválasztó rendszer működését és a kormányhajtóművek megfelelőségét sikerült letesztelni. A teszt nem hozott teljes sikert, az első kísérlet, a leszálló hajtómű beindítása során probléma lépett fel, ami miatt a mérnököknek egy alternatív tesztprogramot kellett a továbbiakban futtatni. Ez utóbbi sikeres lett, így végül a próbarepülést sikeresnek minősíthette a NASA.
C típusú küldetés bélyegkép|jobbra|250px|Az Apollo űrhajó első útja űrhajósokkal a fedélzetén, teljes sikert hozott A parancsnoki űrhajó emberekkel történő próbaútja Föld körüli pályán
Az automatikus üzemmódú próbautak nem teszik lehetővé minden egyes rendszer tesztelését, ezért a minden részletre kiterjedő, teljes berepülést emberi irányítással készült a NASA végrehajtani a következő lépcsőfokot képviselő C repülésen. Az eredetileg két lépcsős berepülési program lépcsőit (előbb a Block I, majd később a Block II változat repüléseit) az 1967-es tervben összevonták és kizárólag egy változat, a Block II – azaz lényegében a végleges változatú holdűrhajó – berepülésével számoltak a továbbiakban. Az űrhajótípus első éles útja Föld körüli pályára vezethetett, a berepüléshez nem kellett a Holdhoz eljutni, a tesztekhez mindössze űrbeli körülmények szükségeltettek, a Hold közelsége nem volt feltétel.