在“阿波罗”载人登月工程的实施过程中，曾在登月方案的确定上花了很长时间，直到1961年5月25日美国正式宣布将实施“阿波罗”登月计划时，美国航空航天局仍没有在登月方案上形成统一的意见。此后又经过了半年多的研究和论证，才于1962年最终选定月球轨道对接法。
所谓月球轨道对接法就是将1艘载有3名航天员的飞船发射到月球轨道上。然后2名航天员乘登月舱在月面上降落，并出舱进行探险。另1名航天员仍留在指令舱-服务舱组合体中绕月球轨道飞行。返回时，在月面登月舱内的2名航天员启动登月舱上升级的发动机，飞上环月轨道与指令舱-服务舱组合体交会对接。2名航天员进入指令舱后，抛弃登月舱的上升级，脱离月球轨道返回地球。在再入大气层前，抛弃服务舱，仅指令舱在太平洋上溅落。这种方法的好处是只需在月面上降落小型登月舱，但在月球轨道对接的成功与否直接决定了航天员的生命安全。
可能有些读者会问：为什么不把整个飞船直接送入月球表面？其实这种方法科学家早已考虑过，认为比较简单和安全，但对运载火箭的要求太高，而且大型飞船在月面上着陆有可能陷入尘土中。
其实，刚开始美国“阿波罗”工程的总负责人冯·布劳恩及马歇尔航天中心是偏爱另外一种方法——地球轨道对接法，即先发射几枚“土星”火箭，把大型载人登月飞船的几个部分分别送入地球轨道，然后对接起来；对接后的飞船利用自身的发动机加速飞向月球；当靠近月球后飞船掉转方向，启动发动机减速，最后在月面上着陆；当工作完毕后，抛掉这一级发动机，载人飞船部分利用上升发动机离开月球返回地球。他们认为这种方法有两大优点，一是不需要研制超大型运载火箭；二是在地球轨道上对接比较安全，万一对接失败，载人飞船亦可以安全返回地面。但它存在一大问题，即大型飞船在月面着陆的困难。
经过众多科学家对三种方案进行反复比较、分析，最终的结论是：月球轨道对接法可在1967年10月实现，成本约77亿美元；地球轨道对接法可在1968年7月完成，成本约92亿美元；直接登月法所需资金约106亿美元，且在1968年10月以前难以实现。所以，事先不被看好的月球轨道对接法最终被认定是载人登月的最佳途径。
采用月球轨道对接方案，在技术、时间和资金方面的优点大致如下：
只用一个较小的登月舱就能登月，从而可避免整个飞船降落月面的困难。登月舱重约14.7吨，月面可以经受得住，而且对于飞船减速也极为有利；
登月舱只需携带小型发动机，所以可以减少燃料携带量。这对于离开月面也有利，而且整个飞船的重量能大大减轻，从70多吨减至约50吨，使“土星5号”火箭可以胜任；
在返回时，由于登月舱可以抛掉，又可进一步减小返回舱的重量，因此能简化服务舱的设计。另外，只有指令舱再入回收，对于回收也有利；其经济性较好，这一点胜于直接登月法和地球轨道对接法。
