原计划中，阿波罗8号应该首次使用登月舱。但当第一个登月舱模型1968年6月被运到卡纳维尔角时出现了上百个问题。登月舱的主要承包商格鲁曼飞机工程公司预测登月舱要到1969年2月才能作好准备。阿波罗办公室主任乔治·洛（George Low）于8月份提出了一解决办法：宇航局可以在1968年12月进行一次只携带指挥/服务舱的任务，但不是重复阿波罗7号在近地轨道飞行，而是将指挥/服务舱一直开到月球。这是允许航空航天局测试原本要等到阿波罗10号才能测试的进程。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。

由于任务的突然决定，美国国家航空航天局只针对阿波罗8号作了几个月的准备。计划中的硬件只被用了几次：土星5号此前只发射过两次，而阿波罗计划也只执行了一次载人任务。但8号任务的成功为完成约翰·肯尼迪在60年代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，拍摄了大量的月球照片，以及第一张“地出”。在三位宇航员眼里，月球是“广阔，寂寞，又有些难以接近的星体，或者说是广阔的空虚”；在平安夜时他们在月球轨道中向地球作了电视直播。这次直播创造了当时的收视纪录，也是历史上观众最多的电视直播之一。