A holdprogram kulcsa egy megfelelő kapacitású hordozóeszköz léte volt. A rakétafejlesztés pedig a hadsereg privilégiuma volt a második világháború után Amerikában. Még az űrprogramoktól és a NASA-tól függetlenül 1957-ben felmerült a katonai igény nagy teherbírású hordozóeszközök iránt, mivel a Pentagon különböző nagy tömegű atom robbanótöltetek célba juttatását vette tervbe. A projektet az ARPA (Advanced Research Projects Agency – Korszerű Kutatási Programok Ügynöksége), rakétafejlesztésekkel foglalkozó kormányhivatal indította és a technikai megvalósítást az ABMA (Army Ballistic Missile Agency – a Hadsereg Ballisztikus Rakéta Ügynöksége) kapta feladatul. Ez utóbbi ügynökség műszaki vezetője Wernher von Braun volt és a szakembergárda gerincét a von Braun köré szerveződő, a Német Harmadik Birodalom rakétafejlesztéseit végző, a II. világháború végén magukat az Egyesült Államok hadseregének megadó mérnökcsoport képezte. Ez a csoport számos rakéta megalkotása után a nehézrakéta projekthez létrehozta a Saturn I hordozórakétát. A Saturn I furcsa módon mire elkészült, már nem kellett a Pentagonnak a nukleáris robbanótöltetek drasztikus súlycsökkenése miatt, ezért a projektet 1960 nyarán teljes egészében átadták a NASA-nak, űralkalmazásra.
A NASA a Saturn I-gyel egy nagyjából 20 tonna terhet Föld körüli pályára juttatni képes eszközhöz jutott, amellyel már nagyobb űrhajókat/űrszondákat lett volna képes pályára állítani, azonban a holdprogram igénye egy még nagyobb teljesítményű hordozóeszközt kívánt meg, amelynek fejlesztését Nova néven szintén a német rakétamérnök-csoporttól várták. Wernher von Braun a Saturn I továbbfejlesztésével kezdte a munkát, megalkotva a Saturn IB-t, egy 10%-kal nagyobb kapacitású rakétát. A Saturn IB megnövelt tolóerejével már alkalmas volt a közben kifejlesztett bármelyik Apollo űrhajóegység Föld körüli pályára állítására, azaz az űrhajórendszer egyes egységeinek berepülését már el lehetett végezni.
A Saturn I és IB technológiai előfutára volt egy még nagyobb tolóerejű eszköznek, a Saturn V óriásrakétának. A kis rakétákon von Braun kipróbálta a szovjetek által is alkalmazott „több hajtóművet egy fokozatba” rakétaépítési elvet, valamint sikerrel házasította a kerozin és cseppfolyós oxigén hajtotta első, valamint az oxigén és hidrogén hajtotta második fokozatot. A Saturn V születésének kulcsa pedig a von Braun által tervezett F1 kerozin/oxigén rakétahajtómű és a dr. Abe Silverstein műhelyében készült J-2 hidrogén/oxigén hajtómű megszületése volt. Az új hajtóművek minőségi ugrást jelentettek az elődökhöz képest (az F1 egyetlen példánya szolgáltatott például akkora tolóerőt, mint az előd Saturn I teljes, nyolc hajtóműves első fokozata), és összességében mesés, 140 tonnás Föld körüli pályás, 48 tonnás holdi hasznos tömeg kapacitást biztosítottak. Ez azt jelentette, hogy az anyaűrhajó/holdkomp felállású, LOR-t alkalmazó holdexpedíció űrhajói egyetlen rakétával felbocsáthatókká váltak.
