20世纪50～70年代，在冷战背景下，美国和苏联为了争夺霸权围绕月球探测展开了空前的太空竞赛，从而拉开了近月和登月探测的帷幕。
苏联探月活动
1959～1970年，苏联利用闪电号火箭等，先后发射了24颗月球探测器。此时，苏联在月球探测方面遥遥领先于美国，并取得了许多重要成果。例如第一次实现月球硬着陆，击中月球；第一次飞越月球背面，拍摄到月球背面的照片；第一次实现探测器月面软着陆，在4天中，向地球发回了全景照片和辐射资料；成功地发射第一颗月球卫星，首次实现环月飞行；第一次实现环月飞行后安全重返地球；第一次实现无人驾驶飞船登月取样并返回地球；第一次实现无人驾驶月球车在月面行驶并进行科学探测等。
美国的探月活动
面对月球探测落后苏联的局面，美国总统肯尼迪和副总统约翰逊开始策划一个能够吸引公众注意力，并一举改变美国在太空竞赛中落后局面的计划，这就是后来被命名的“阿波罗计划”。
为了争取20世纪70年代把人送上月球，60年代美国大力开展了3项无人探月工程，即“徘徊者号”、月球轨道器、“勘察者号”系列月球探测器，用宇宙神系列火箭发射，为登陆月球铺路。
“徘徊者号”
“徘徊者号”的主要目的是为确定月球表面能否支撑住飞船，使之不致陷入月球尘土之中或压碎月面的薄壳，从而为载人登月做准备。“徘徊者号”系列均使用宇宙神火箭在卡拉维拉尔角发射，共发射了9颗“徘徊者号”探测器。其中“徘徊者”7、8、9号均成功地实现了在月球表面硬着陆，并发回了17259幅高分辨率的照片，从中得出了月面能支撑重物的结论。
“勘测者号”
“勘测者号”系列探测器的任务是在载人登月之前，在月球上实现软着陆，试验软着陆技术，证明软着陆对人有没有危险，并选择载人登月的地点。“勘测者号”探测器发射重量为1000千克，高3.3米，用于支撑探测器由3条腿组成的着陆支架的底部直径为4.5米。每个探测器上都配有一台电视摄像机，通过一面转动的镜子来观察周围环境。勘测者号系列探测器利用宇宙神——半人马座火箭在卡拉维拉尔角发射，共发射了7颗“勘测者号”探测器。
“勘测者”1、3、5、6、7号均成功实现软着陆，“勘测者”1、3、5、6号成功地着陆于月球赤道附近的暗区，“勘测者”7号成功地着陆于月球表面的环形山。“勘测者号”系列的5次成功着陆，共发回了86000多张70毫米的高清晰照片，它们所获取的数据资料为“阿波罗”登月地点的选择提供了依据。
“勘测者”3号和7号上还配有月面取样器（可伸缩的掘土铲），由电视摄像机监视其掘土情况，以判断月面的硬度。“勘测者”5号、6号和7号上还带有α放射源，利用α粒子散射来对月球做化学分析。
月球轨道器是一项环月探测计划，任务是拍摄月面地形图，为登月选择着陆点做准备。月球轨道器由仪器舱、推进舱和防护舱组成，外形像一个去掉头部的锥体，底部直径为1.5米、高1.65米，它的4个太阳翼展开时长度为3.72米。可为探测器的铁镍镉蓄电池充电并提供375瓦的电力。美国共发射了5颗月球轨道器，全部获得成功。月球轨道器系列的5颗探测器成功地探测了99％的月球表面，并发回了2180张高分辨率照片和882张中分辨率照片。这些宝贵的数据为“阿波罗”登月时航天员及仪器设备的防护提供了依据。
阿波罗登月计划
在人类对宇宙不懈探索的历史上，20世纪60～70年代由美国实施的“阿波罗”登月计划无疑是其中壮丽的一笔。这次登月活动从1961年5月25日美国总统肯尼迪正式宣布实施开始，一直持续到1972年12月底“阿波罗计划”结束，历时11年，总投资250亿美元，共实施了7次登月飞行，除“阿波罗13号”飞船出现故障而失败外，其余6次都成功地实现了登月飞行，共有12名航天员实现了登月，他们在月面总共停留302小时20分钟，在月面活动共80小时32分钟，航天员在月面上累计活动行程逾90千米，共收集和带回月球土壤和岩石样品381千克。1969年7月16日，“阿波罗11号”宇宙飞船，搭载3名航天员首次实现了登月活动。飞船指令长阿姆斯特朗，自登月舱扶梯走下来，踏上月球表面时，虽然只是一小步，却代表了人类在太空探险的领域上向前迈了一大步！
苏联的载人登月计划其实不比美国晚，可是其运载火箭不可靠，接连发生了几次灾难性的失败。美国率先登上了月球后，结局已定，苏联最终放弃了登月，转而研发空间站技术。
鲜为人知的“阿波罗”事故
“阿波罗1号”指令舱起火，航天员命殒发射台在佛罗里达州卡纳维拉尔角发射场的第34号发射台的纪念墙上写着：“通往星空之路困难丛生”，这是为1967年美国“阿波罗1号”飞船的失火事故而撰写。
1967年1月27日由航天员格内森、怀特和查菲组成的“阿波罗1号”飞船机组在34号发射台进行实验。当模拟倒计时还有10分钟之时，飞船突然起火，3名航天员被困在离地面60米高的发射台上被火球包裹着的飞船里，周围浓烟滚滚，营救小组用了十几分钟才取下了飞船舱门。当他们进入指令舱时发现，3名航天员都已被活活烤成了焦炭，整个场景接着变成一场剧烈的出征登月祭祀仪式。
“阿波罗1号”事件之后，“阿波罗”飞船做了改进，发射时指令舱内采用了60％氧和40％氮的混合气体，改变了舱内的纯氧环境，但入轨后仍用100％的氧气。
“阿波罗13号”登月飞行，是一次险象环生的自救飞行“阿波罗”11号和12号成功登月后，“阿波罗13号”奉命载人再次登月，但是这次登月飞行由于发生了一次大事故而失败。
1970年4月13日晚9时17分，“阿波罗13号”载着罗威尔、史威格和海斯3名航天员飞行离地球已达30万千米，就在这时，飞船一个液氧箱发生爆炸，爆炸引发一系列危险：燃料即将耗尽，电池组不能正常供电，飞船不能按正常轨道飞行，舱内温度和压力下降，航天员生命危在旦夕。
在危急时刻，航天员根据地面指令沉着应对，从指令舱爬到登月舱内，利用登月舱发动机将飞船推到返回轨道。在这条轨道上地球引力可将飞船拉回来，使之飞向地球。
4月17日，“阿波罗13号”接近地球，罗威尔在登月舱里启动4台姿态控制火箭校正轨道。史威格操纵指令舱，将服务舱分离，然后他们都回到指令舱，下午12时07分，“阿波罗13号”指令舱安全降落在太平洋海域里。
美国90年代月球探测活动
在20世纪90年代美国又发射了“克莱门汀”和“月球勘探者”两颗月球探测器。
“克莱门汀”探测器
1994年1月25日，由“大力神”火箭从范登堡空军基地发射“克莱门汀”环月探测器，2月21日进入月球轨道，该探测器重424千克，三轴稳定，它装载有紫外／可见光相机、近红外相机、高分辨率相机、激光雷达系统、长波红外相机、星跟踪器相机等设备。其主要目标是对美国国防部下一代卫星所需的轻型成像遥感器及组件技术进行空间鉴定。它获取的180万张月面图像证明月球极区可能有水存在。
“月球勘探者”探测器
1998年1月7日，用雅典娜-2火箭从卡纳维拉尔角46号工位发射了“月球勘探者”探测器。它是继“阿波罗计划”后美国发射的第二颗环月探测器，采用自旋稳定方式，质量295千克，环月轨道高度为100千米，其主要载荷为γ射线探测仪、α粒子探测仪、磁场仪和多普勒重力计。这项计划耗资0.59亿美元，主要任务是对月球火山口的寒冷区和极区冰的含量进行测定，为今后建立月球基地获取资料，还将完成月球表面化学成分的测定、月球全球磁场和引力场的测绘。“月球勘探者”所发回的数据比“克莱门汀”探测器要详细得多，这对了解月球起源和整体构造具有重要参考价值。