Su diseño estuvo a cargo del ingeniero aeroespacial alemán Wernher von Braun en el Marshall Space Flight Center (Centro de vuelo espacial Marshall) y sus principales constructores fueron Boeing, North American Aviation, Douglas Aircraft Company e IBM.El Saturno I fue desarrollado, pero, incluso sin volar y debido a su pequeño tamaño, habría que realizar varios lanzamientos para situar todos los componentes de la supuesta nave lunar.En un comienzo, la NASA tenía tres ideas principales para la misión: Aunque la NASA rechazó la idea de LOR, fue finalmente la solución escogida, ya que era el método más rápido y sencillo para alcanzar la meta que propuso Kennedy.La NASA planeó usar este cohete como parte del concepto de encuentro en órbita terrestre con al menos cuatro o cinco lanzamientos para una misión.El primer vuelo tripulado no sería hasta 1969, aunque al final se realizó en diciembre de 1968.El Saturno V dejó reducidos, en términos de dimensiones y empuje, a los demás cohetes que hasta la fecha habían sido lanzados con éxito.Fue diseñada para soportar el empuje de los cinco motores y distribuirlo uniformemente sobre la base del cohete.Usaba hidrógeno líquido (LH2) y LOX con cinco motores J-2 en la misma disposición que los de la primera fase.El hidrógeno líquido está a unos 20 °C por encima del cero absoluto, por tanto era necesario que el aislamiento funcionase extremadamente bien.El MSFC decidió usar el cohete C-5 (posteriormente llamado Saturno V), que tendría tres fases y utilizaría una nueva versión de la S-IV como última etapa, la S-IVB.Al mismo tiempo, se construyó el cohete C-IB (Saturno IB) que también usaría la fase S-IVB como su segunda etapa y podría ser utilizado para probar las naves Apolo en órbita terrestre.El Saturno V conseguía un empuje máximo de 33,4 MN y llevaba 118 toneladas a órbita baja terrestre (LEO).Solo unos cuantos cohetes han podido desafiar las marcas del Saturno V: Después de que una etapa fuera completada, era enviada al Centro espacial Kennedy.La NASA también construyó falsas estructuras que podían ser usadas en lugar de una etapa si esta se retrasaba.La NASA decidió usar una torre de lanzamiento móvil, empleando un gran vehículo tractor con orugas para su transporte.Las misiones lunares, que usaron los cohetes Saturno V, despegaban desde el Complejo de lanzamiento 39 en el Centro espacial John F. Kennedy (o KSC en inglés).El motor central era el primero en funcionar, seguido por los exteriores cada 300 milisegundos para reducir las sobrecargas estructurales del cohete.Tras esto, el cohete empezaba a alejarse girando para dejar un espacio libre adecuado, en caso de vientos fuertes o averías.A unos 80 segundos desde el despegue, el cohete alcanza el punto del vuelo con presión máxima dinámica (Max Q).Aunque la velocidad aumente, la densidad atmosférica disminuye con la altitud y en ese momento es visible la onda de choque.En esos momentos, los astronautas revisaban la nave y el cohete para cerciorarse de que todo funcionaba correctamente.Si la etapa permaneciera en la misma trayectoria que la nave espacial podría presentar un peligro más adelante para la misión.Los controladores habían planeado enviar la fase S-IVB del Apolo 12 a una órbita solar, pero la ignición después de la separación duró demasiado tiempo, sin conseguir que pasara lo suficientemente cerca de la Luna y acabando en una órbita semiestable entre la Tierra y la Luna.[8] El único lanzamiento del Saturno V no relacionado con el programa Apolo fue el envío a órbita de la estación espacial Skylab.Esta idea fue abandonada para convertir la fase S-IVB en una estación espacial en tierra y lanzarla en un Saturno V.Con esto se podría haber aumentado la órbita y ser utilizado como base para futuras estaciones espaciales.El transbordador fue inicialmente concebido como un transporte de carga para ser utilizado en conjunción con el Saturno V.Wernher von Braun y otros también tenía planes para un cohete que llevase 8 motores F-1 en su primera fase, permitiendo el lanzamiento de una nave tripulada en directo ascenso a la Luna.El Saturno V sería también el vehículo de lanzamiento para el programa RIFT, un motor nuclear, llamado más tarde NERVA.Existe una leyenda urbana, aunque incierta, que los planos del Saturno V fueron destruidos o se han perdido.
