Apollo 12 im November 1969 war die zweite bemannte Mondlandung, die gemäß der Kennedy-Vorgabe noch in den 1960er Jahren erfolgte, der vierte Flug von Astronauten zum Mond und die sechste bemannte Mission im Apollo-Programm.
Am 10. April 1969, kurz nach dem erfolgreichen Flug von Apollo 9, gab die NASA wie erwartet die Ersatzmannschaft von Apollo 9 als Besatzung für den Flug Apollo 12 bekannt: Als Kommandant wurde Pete Conrad nominiert, der mit Gemini 5 und Gemini 11 bereits zwei Raumflüge hinter sich hatte. Pilot der Kommandokapsel wurde Richard Gordon, der bereits mit Gemini 11 unter Conrad geflogen war. Pilot der Mondfähre wurde der Weltraumneuling Alan Bean, der letzte Astronaut der dritten Auswahlgruppe, der noch auf seinen Einsatz wartete.
Die Ersatzmannschaft wurde von David Scott angeführt, der gerade mit Apollo 9 seinen zweiten Weltraumflug beendet hatte. Als Pilot der Kommandokapsel war Alfred Worden eingeteilt, als Pilot der Mondfähre James Irwin. Die Unterstützungsmannschaft (Support-Crew) bestand aus Gerald Carr, der bereits bei Apollo 8 in der Support-Crew war, Paul Weitz und Ed Gibson, einem Wissenschaftsastronauten der vierten Auswahlgruppe. Als Verbindungssprecher (Capcom) arbeiteten die Ersatzmannschaft, die Support-Crew und der Astronaut Don Lind.
Die Apollo-Mannschaften wurden nicht erst kurz vor Bekanntgabe der Besatzungen zusammengestellt, sondern sie arbeiteten schon Jahre zuvor zusammen. Schon lange vor dem ersten bemannten Apollo-Flug wurden im Laufe des Jahres 1967 sechs Mannschaften zusammengestellt, die die ersten Flüge durchführen sollten. Conrad, Gordon und Bean waren als Ersatzmannschaft der Mission E vorgesehen, einem Test der Kombination aus Kommandomodul und Landefähre in einem erdfernen Orbit. Im November 1967 wurden sie der Mission D als Ersatzmannschaft zugeteilt; dies sollte der erste bemannte Test der Mondlandefähre werden. Damit hatte Conrads Crew gute Chancen, die Hauptmannschaft von Mission G zu werden, bei der die erste bemannte Mondlandung versucht werden sollte, denn üblicherweise konnte eine Ersatzmannschaft drei Flüge später zur Hauptmannschaft werden.
Im Sommer 1968 zeichneten sich jedoch Verzögerungen im Projekt ab, so dass umgeplant werden musste. Mission E wurde gestrichen, und die Mannschaft wurde für einen zuvor nicht geplanten Mondflug (Apollo 8) eingesetzt. Dadurch rückte deren Ersatzmannschaft um Neil Armstrong auf den Platz der Hauptmannschaft der Mission G, die dann mit Apollo 11 tatsächlich die erste Mondlandung durchführte. Aus Mission D wurde Apollo 9, so dass Conrad, Gordon und Bean die erste H-Mission, die mit Apollo 12 nummeriert wurde, zugewiesen bekamen.
Die einzelnen Stufen der Saturn-V-Rakete AS-507 wurden zwischen März und Mai 1969 im Kennedy Space Center angeliefert. Das Apollo-Raumschiff CSM-108 erhielt den Namen Yankee Clipper, die Mondlandefähre LM-6 den Namen Intrepid (engl. unerschrocken/furchtlos).
Das Missionsabzeichen von Apollo 12 zeigt ein Segelschiff (Clipper), das darauf hinweist, dass alle drei Astronauten von der US-Marine kommen. Im Hintergrund sind vier Sterne zu sehen, die die drei Besatzungsmitglieder symbolisieren sowie den Astronauten Clifton Williams, der als Mondfährenpilot vorgesehen war, aber am 5. Oktober 1967 bei einem Flugzeugabsturz ums Leben gekommen war und durch Alan Bean ersetzt wurde.
Am 8. September 1969 wurde die Rakete zur Startrampe 39A gerollt. Zwei Tage vor dem Start wurde ein Leck im Wasserstofftank Nr. 2 des Servicemoduls entdeckt. Der Tank wurde ausgebaut und durch ein Exemplar von Apollo 13 ersetzt.
Apollo 12 startete am 14. November 1969 um 16:22 UT während eines Gewitters. Das Raumfahrzeug wurde während des Starts zweimal von Blitzschlägen getroffen. Die Einschläge 36,5 und 52 Sekunden nach dem Start wurden vermutlich vom Abgasstrahl der Rakete hervorgerufen, ein elektrisch leitfähiger Kanal aus ionisiertem Gas. Resultat war der zeitweise Ausfall der meisten elektrischen Systeme im Apollo-Raumschiff. Sämtliche Warnlampen leuchteten auf und ein Abbruch der Mission drohte, da der Fehler von den Missionsspezialisten nicht lokalisiert werden konnte. Der junge Flugkontroller John Aaron erinnerte sich jedoch aus vorangegangenen Simulationen an eine ähnliche Situation und empfahl die Anweisung ‚Try SCE to AUX’, die sowohl dem Flugdirektor als auch dem Apollo-Kommandanten unbekannt war. Alan Bean verstand das ungewöhnliche Kommando, schaltete die Sensordatenkonvertiereinheit (SCE, signal conditioning electronics) auf Hilfsbetrieb (AUX, auxiliary) und konnte damit die Telemetrieübertragung wiederherstellen. Nach einem Check-out konnte die S-IVB-Stufe für den dreieinhalbtägigen Flug zum Mond erfolgreich gezündet werden.
Im Kontrollzentrum wurde befürchtet, dass der Blitzeinschlag den pyrotechnischen Auslöser des Wiedereintritts-Fallschirms beschädigt hatte. Es wurde entschieden, dies nicht den Astronauten mitzuteilen, da eine Behebung nicht möglich gewesen wäre. Am Ende der Mission lösten die Fallschirme jedoch normal aus.
Nach Abtrennung des Apollo-Raumschiffs und der Mondfähre sollte die S-IVB-Stufe wie zuvor bei Apollo 8, 10 und 11 in eine Sonnenumlaufbahn gebracht werden. Das erforderliche Antriebsmanöver verlief jedoch zu ungenau, so dass die Stufe nach Passieren des Mondes zu langsam war, um sich dauerhaft aus dem Gravitationsfeld des Erde-Mond-Systems zu lösen. Bei ihrer Wiederentdeckung im Jahr 2002 wurde die S-IVB-Stufe der Apollo-12-Mission fälschlicherweise für einen Asteroiden gehalten, dem man die Bezeichnung J002E3 gab.
Früher als geplant stiegen Conrad und Bean durch den Tunnel in die Mondfähre und untersuchten, ob die Blitzschläge beim Start Schäden an Intrepid hinterlassen hatten.
Für Apollo 12 wurde ein Landeort bei 3 Grad 11 Minuten und 51 Sekunden südlicher Breite und 23 Grad 23 Minuten und 8 Sekunden westlicher Länge im Oceanus Procellarum festgelegt. Der Landeplatz wurde so gewählt, dass es möglich war, Teile von der am 20. April 1967 auf dem Mond gelandeten Raumsonde Surveyor 3 auszubauen, um diese anschließend wieder zurück auf die Erde zu bringen. Conrad und Bean landeten die Mondfähre am 19. November 1969 um 06:54 UT nur 163 Meter entfernt von dieser Sonde.
Conrad konnte das Apollo-Kommandomodul mit bloßem Auge erkennen, als es bei der nächsten Mondumkreisung über die Landestelle flog. Ebenso konnte Gordon aus dem Mutterschiff bei der folgenden Umkreisung sowohl Surveyor 3 als auch Intrepid sichten. Die Entfernung betrug ca. 110 km. Das Kommandomodul blieb für insgesamt 45 Orbits in der Mondumlaufbahn.
Als Conrad den Mond betrat, sagte er: „Whoopie! Man, that may have been a small one for Neil, but that's a long one for me.“ (etwa: „Hoppsa! Mensch, das war vielleicht ein kleiner für Neil, aber für mich ist das ein großer!“). Damit spielte er auf seine kleine Körperstatur und Neil Armstrongs Satz: "That's one small step for man..." an. Außerdem soll der Spruch Gegenstand einer Wette mit der italienischen Journalistin Oriana Fallaci gewesen sein. Conrad hatte behauptet, dass die NASA den Astronauten keine Vorschriften mache, was beim Betreten des Mondes zu sagen sei, und so hatte er sich mit ihr auf diese Worte geeinigt.
Apollo 12 transportierte auch erstmals eine Farb-TV-Kamera, die Bean allerdings beim Aufstellen direkt in die Sonne richtete. Dies zerstörte die Bildaufnahmeröhre der Kamera und machte TV-Übertragungen vom Beginn der Mission an unmöglich.
Conrad und Bean stellten das neue Experiment-Modul ALSEP in etwa 200 Meter Entfernung auf. Das Seismometer war so empfindlich, dass es bereits die Schritterschütterungen der zurücklaufenden Astronauten registrierte und zur Erde funkte. Daneben gehörten zum Umfang ein Magnetometer sowie das schon bei Apollo 11 mitgeführte Sonnenwindexperiment. Es wurden Bodenproben entnommen und über 34 kg Gestein gesammelt.
Nach einer Ruhepause in der Landefähre begaben sich die Astronauten zur Surveyor-Sonde. Die Surveyor-Kamera wurde abmontiert und umliegende Steine, die von vorherigen Surveyor-Fotografien bekannt waren, wurden für weitere Untersuchungen auf der Erde sichergestellt.