Pero cuando el módulo lunar no se pudo completar para su primera prueba en órbita terrestre baja en diciembre de 1968, se decidió que Apolo 8 volaría el siguiente diciembre como una misión de órbita lunar muy ambiciosa.

Collins tuvo que renunciar su posición tras sufrir una hernia de su disco cervical y requerir cirugía.

[1]​ Esta misión tuvo la peculiaridad entre misiones pre-transbordador de que el comandante no era el miembro más experimentado de la tripulación, ya que Lovell había volado dos veces anteriores en la Gemini VII y en la Gemini XII.

Cuando Lovell fue transferido a la tripulación primaria no se encontró un sustituto con experiencia sobre un CSM-103 (La nave espacial específica que se usó para la misión), así que Aldrin fue transferido a la posición de PMC y Fred Haise entró como el LMP de respaldo.

Neil Armstrong finalmente comandó Apolo 11, misión en la cual Aldrin regresó a la posición de LMP y Collins fue asignado como el PMC.

Para Apolo 8 estos miembros consistieron en Astronautas John S. Bull, Vance D. Brand, Gerald P. Carr, y Ken Mattingly.

[6]​ Esto también significaría que la misión "E" de órbita media Terrestre podría ser desechada.

Misiones lunares de Apolo iniciaban con una órbita circular estacional terrestre a 100 millas náuticas (185.2 km).

Lovell y Borman, los cuales habían estado en misiones Gemini, descubrieron que sus promesas no eran en vano.

[19]​ Durante el vuelo, tres astronautas ejercieron en la Tierra como comunicadores con la cápsula (normalmente llamados "CAPCOM") en turnos rotacionales.

Este S-IVB finalmente pasaría la Luna y entraría en una órbita solar, asegurando que no causaría problemas para Apolo 8.

[27]​ Investigadores ahora creen que estaba sufriendo del síndrome de adaptación espacial, el cual afecta aproximadamente a un tercio de astronautas en su primer día en el espacio mientras que su sistema vestibular se adapta a la ingravidez.

[28]​ El síndrome de adaptación espacial no había sido un problema en naves espaciales anteriores (Mercury y Gemini), ya que esos astronautas no se habían podido mover libremente en las cabinas comparativamente más pequeñas de esas naves.

[19]​ Durante la primera transmisión, la tripulación dio un tour de la nave espacial e intento mostrar a la tierra desde el espacio.

Adicionalmente, la imagen de la Tierra se saturó con una luz al no tener los filtros correctos.

[16]​ Exactamente 64 horas dentro del vuelo, a aproximadamente 24 200 millas (38 946.12 km) de la Luna, la tripulación disparó el RCS por 11 segundos.

Habían estado volando por el lado oscuro, y fue Lovell quien vio los primeros rayos de sol apenas iluminando la superficie lunar.

El quemado LOI estaba a tan solo dos minutos, así que la tripulación tuvo poco tiempo para apreciar la vista.

[13]​ Durante la hora en la cual la nave estuvo en contacto con la Tierra, Borman preguntaba cómo se veía la información del SPS.

Quería verificar que el motor seguía funcionando y podría ser utilizado pare regresar temprano a la Tierra si fuera necesario.

Borman se dio cuenta de que todos estaban extremadamente cansados al no haber podido dormir bien durante los últimos tres días.

En misiones Apolo subsecuentes, tripulaciones tuvieron que evitar esta situación al dormir en el mismo horario.Al rodear la Luna por la novena vez, la segunda transmisión televisada inició.

[37]​ Tras dar sus opiniones y platicar un poco, Anders anunció que tenían un mensaje para todos aquellos en la Tierra.

[38]​ Lo único que les quedaba por hacer en ese momento era realizar la Inyección Transterrestre (TEI), la cual estaba planeada a 2 horas y media después del final de la transmisión televisada.

[40]​ Esta vez dieron un tour de la nave espacial, mostrando cómo un astronauta vive en el espacio.

[46]​ Al pegar contra el agua, los paracaídas jalaron a la nave y la volteó en lo que luego se llamó posición estable 2.

[16]​ Borman se sintió mal al ser golpeado por olas de 10 pies (3.05 m) y esperar a que los globos enderezaran la nave.

[16]​[45]​ Apolo 8 realizó su misión a finales de 1968, un año en el cual hubo varios problemas en Estados Unidos y la mayoría del mundo.

[55]​ En enero de 1970, la nave espacial fue entregada a Osaka, Japón, para ser exhibida en el Pabellón Americano en la Expo '70.

[61]​ La misión histórica de Apolo 8 ha sido mostrada y referida en varias formas, tanto en documentales como en ficción.