Apollo 8 est le premier véhicule spatial habité à quitter l'orbite terrestre basse et le premier à se mettre en orbite autour de la Lune. Les trois astronautes constituant l'équipage — Frank Borman, James Lovell et William Anders — sont les premiers à voler à proximité de la Lune, à assister à un lever de Terre et à le photographier, et à échapper à l'attraction d'un corps céleste.
Apollo 8 est lancé le 21 décembre 1968. C'est le deuxième vol spatial habité du programme spatial américain Apollo après Apollo 7, qui est resté en orbite terrestre. Apollo 8 est le troisième vol et le premier lancement avec équipage assuré par la fusée Saturn V, et le premier vol spatial habité à décoller du Centre spatial Kennedy (cap Canaveral, Floride).
Initialement prévue comme le deuxième vol d'essai du module lunaire Apollo avec équipage et du module de commande, devant être effectué sur une orbite terrestre moyenne elliptique au début de 1969, la mission est modifiée en août 1968 au profit d'un vol orbital lunaire plus ambitieux avec le module de commande uniquement, programmé en décembre de la même année, car le module lunaire n'est pas encore prêt à effectuer son premier vol. L'équipage de l'astronaute Jim McDivitt, qui s'entraîne à effectuer le premier vol du module lunaire en orbite basse terrestre, devient l'équipage de la mission Apollo 9, et l'équipage de Borman est transféré à la mission Apollo 8. Leur entraînement dure ainsi de deux à trois mois de moins que prévu, et celui prévu sur le module lunaire est remplacé par un entraînement à la navigation translunaire.
Apollo 8 met 68 heures pour rejoindre la Lune. L'équipage effectue dix orbites autour d'elle en vingt heures, au cours desquelles il réalise une émission télévisée la veille de Noël. Durant l'émission, il lit les dix premiers versets du livre de la Genèse. À l'époque, elle est l'émission la plus regardée de tous les temps. Le succès de la mission Apollo 8 permet à Apollo 11 d'atteindre l'objectif fixé par le président John F. Kennedy de faire atterrir un homme sur la Lune avant la fin des années 1960. Les astronautes reviennent sur Terre le 27 décembre 1968, lorsque leur vaisseau spatial amerrit dans le nord de l'océan Pacifique. À leur retour, ils sont nommés « hommes de l'année » par le magazine Time pour 1968.
À la fin des années 1950 et au début des années 1960, les États-Unis sont engagés dans la guerre froide, une rivalité géopolitique avec l'Union soviétique (URSS). Le 4 octobre 1957, l'URSS lance Spoutnik 1, le premier satellite artificiel. Ce succès inattendu alimente les craintes et l'imagination dans le monde entier. Non seulement démontre-t-il que l'Union soviétique a la capacité de transporter des armes nucléaires sur des distances intercontinentales, mais aussi remet-il en question les prétentions américaines de supériorité militaire, économique et technologique. Le lancement provoque la crise du Spoutnik et déclenche la course à l'espace.
Le président des États-Unis John F. Kennedy pense qu'il est dans l'intérêt national des États-Unis d'être supérieurs aux autres nations et que la perception de la puissance américaine est au moins aussi importante que les faits. Il ne peut accepter que l'Union soviétique soit plus avancée dans le domaine de l'exploration spatiale. Il est déterminé à ce que les États-Unis soient les vainqueurs de la course à l'espace, grâce à une victoire décisive.
À cette époque, l'Union soviétique dispose de meilleures fusées de lancement. Kennedy choisit donc un objectif qui dépasse les capacités de la génération existante de fusées pour rééquilibrer la position respective des États-Unis et de l'URSS, même si cela ne peut pas être justifié par des raisons militaires, économiques ou scientifiques. Après avoir consulté ses experts et conseillers, il choisit le projet de faire atterrir un homme sur la Lune et le ramener sur Terre. Ce projet a déjà un nom : le projet Apollo.
Pour atteindre ce but, il est décidé d'adopter le principe d'un rendez-vous en orbite lunaire, dans le cadre duquel un vaisseau spatial spécialisé se pose sur la surface de la Lune. Le vaisseau spatial Apollo comporte par conséquent trois éléments principaux :
un module de service (SM), qui fournit la propulsion, l'énergie électrique, l'oxygène et l'eau ;
un module de commande (CM) comportant une cabine pour les trois astronautes, la seule partie qui retourne sur Terre. Ce module est notamment destiné à rester en orbite lunaire avec un seul astronaute à bord pendant que les deux autres vont sur la Lune à bord du module lunaire ;
un module lunaire à deux étages (LM) : le module complet se pose sur la Lune, mais l'étage inférieur reste sur place et sert de base de lancement pour l'étage supérieur. Celui-ci permet aux astronautes de quitter la Lune en retrouvant le module de commande sur l'orbite lunaire où il les attend.
Cette configuration peut être lancée par la fusée Saturn V, qui est alors en cours de développement.
L'affectation initiale de Frank Borman comme commandant, de Michael Collins comme pilote du module de commande (CMP) et de William Anders comme pilote du module lunaire (LMP) pour le troisième vol d'Apollo avec équipage est officiellement annoncée le 20 novembre 1967. Collins est remplacé par Jim Lovell en juillet 1968, après avoir souffert d'une hernie discale cervicale qui nécessite une opération chirurgicale. Cette composition d'équipage est une première à l'époque dans la mesure où le commandant n'est pas le membre d'équipage le plus expérimenté : Lovell a déjà volé deux fois auparavant, sur Gemini VII et Gemini XII. C'est également le premier cas d'un commandant d'une mission précédente (Lovell, Gemini XII) volant en tant que non-commandant.
L'affectation de l'équipage de réserve, composé de Neil Armstrong comme commandant, Lovell comme CMP et Buzz Aldrin comme LMP, pour le troisième vol d'Apollo avec équipage est officiellement annoncée en même temps que celle de l'équipage principal. Lorsque Lovell est réaffecté à l'équipage principal, Aldrin est muté au poste de CMP, et Fred Haise est amené comme LMP de réserve. Armstrong commande plus tard Apollo 11, avec Aldrin comme LMP et Collins comme CMP. Haise fait partie de l'équipage de réserve d'Apollo 11 en tant que LMP et vole sur Apollo 13 en tant que LMP aussi.
Pendant les projets Mercury et Gemini, chaque mission a une équipe principale et une équipe de réserve. Pour Apollo, un troisième équipage d'astronautes est ajouté, connu sous le nom d'équipage de soutien. Il s'occupe du plan de vol, des listes de contrôle et des règles de base de la mission, et veille à ce que les équipages principaux et de réserve soient informés de tout changement. L'escouade de soutien élabore des procédures dans les simulateurs, en particulier pour les situations d'urgence, afin que les formations principales et de réserve puissent s'entraîner et les maîtriser lors de leur apprentissage. Pour Apollo 8, l'équipe de soutien est composée de Ken Mattingly, Vance Brand et Gerald Carr.
Le Capsule Communicator (CAPCOM) est un astronaute du centre de contrôle de la mission à Houston, au Texas, qui est la seule personne à communiquer directement avec l'équipage. Pour Apollo 8, les CAPCOM sont Michael Collins, Gerald Carr, Ken Mattingly, Neil Armstrong, Buzz Aldrin, Vance Brand et Fred Haise.
Trois équipes sont chargées du contrôle de mission, chacune dirigée par un directeur de vol. Ceux d'Apollo 8 sont Clifford E. Charlesworth (équipe verte), Glynn Lunney (équipe noire) et Milton Windler (équipe marron)
Insigne de mission et nom du vaisseau