Последним участником исследовательской триады, предшествовавшей полету «Аполлона», был автоматический космический зонд НАСА «Лунный Орбитер», созданный в исследовательском центре Лэнгли. Целью его полета было сфотографировать Луну с такой точностью, чтобы можно было подготовить лунные карты и выбрать самые выгодные места посадки будущих «Аполлонов». Пять «Лунных Орбитеров», каждый массой 360 кг, были запущены за период с августа 1966 по август 1967 года. Все запуски прошли весьма успешно, и каждый аппарат послал на Землю по 200 изображений. Помимо того что были составлены карты почти всей лунной поверхности, с помощью «Лунных Орбитеров» были также составлены карты гравитационных полей Луны и получены данные об уровнях радиации на Луне и вокруг нее. Как только зонд оказывался на окололунной орбите, он использовал ракету управления скоростью, чтобы скорректировать свои орбитальные параметры, позволяющие ему, например, ближе подойти к лунной поверхности для более детальной фотосъемки.

Компания Eastman Kodak, гигант-родоначальник американской фотографии, разработал для «Лунного Орбитера» специальную фотокамеру, которая позволила получить первые, нечеткие фотографии Луны, когда он облетал ее со скоростью несколько тысяч километров в час. Сложная система следила за высотой и скоростью корабля, когда он находился над лунной поверхностью, устанавливая при каждом фотографировании пленку так, чтобы ввести поправку на движение камеры. Система «Кодак» позволила получить фотографии превосходного качества, с разрешением до одного метра, что весьма способствовало выбору мест посадки «Аполлона». Полученные фотографии были настолько хороши, что начиная с 1968 года Советский Союз использовал их для составления карты мест посадки для своих возможных пилотируемых полетов, так как они были лучше сделанных их собственным космическим кораблем. Некоторые чиновники НАСА возражали против того, чтобы фотоснимки, полученные с помощью «Рэйнджера», «Сюрвейера» и «Лунного Орбитера», стали общедоступными, опасаясь, что эти изображения смогут помочь Советскому Союзу полететь на Луну. Но их проигнорировали, так как в 1958 году законодательство, разработанное при создании НАСА, требовало «самого широкого распространения информации на благо всего человечества».

Даже когда обширная и успешная программа НАСА по исследованию Луны подходила к концу, Советский Союз продолжал осуществлять свои непилотируемые полеты в сторону Луны по двум программам, «Луна» и «Зонд». Начав в 1959 году с запуска «Луны-1», он провел 20 успешных полетов, установив ряд важных рекордов со словом «впервые»: впервые зонд достиг поверхности Луны; впервые была сфотографирована обратная сторона Луны; впервые была осуществлена мягкая посадка; впервые был запущен орбитальный летательный аппарат; впервые зонд пролетел по лунной орбите и вернулся на Землю. Некоторые из этих сложных действий были повторены до четырех раз. Подобно американским автоматическим космическим станциям, несколько посадок на Луну зон