1967. november 9-én emelkedett a magasba az első Saturn-V rakéta, amivel kevesebb mint két évvel később az emberiség eljutott a Holdra. Ez volt az óriási hordozó első repüléstesztje, természetesen még személyzet nélkül, aminek indulását számos tényező, többek között a január 27-én bekövetkezett Apollo-1 katasztrófája késleltetett. Az Apollo-4 küldetés célja a teljes Saturn-V, ezen belül is főleg az S-IVB harmadik fokozat tesztelése volt, ami sikeresen demonstrálta a J-2 hajtómű ismételt beindítását Föld körüli pályán, illetve ezen a misszión próbálták ki többek között a parancsnoki modul hőpajzsát is holdi visszatérési sebességgel való repülés során. Ez volt az első olyan alkalom, hogy három fokozatból álló tesztjármű indult, így ezen a küldetésen került sor az LC-39 indítóállás első alkalmazására is.
A rakéta felkészítése már november 7-én magyar idő szerint 4:30-kor, 56,5 órával a start előtt elindult az üzemanyag átfejtéssel. Korábban több alkalommal is halasztani kellett ezt a folyamatot, de ezúttal a kisebb problémák nem akadályozták jelentős mértékben a visszaszámlálást. Végül november 9-én 13 órakor feldübörgött az első fokozat öt darab F-1 hajtóműve, amik brutális energiákat felszabadítva, nagy robajjal emelték a magasba a Saturn-V-öt. A küldetés 8 óra 36 perc 59 másodpercig tartott, de ezalatt minden kitűzött célt teljesítettek a fokozatok, illetve a parancsnoki- és szervizmodul (CSM) is, a mérnökök rendkívül fontos adatokhoz jutottak. Az S-IVB 190 km magas, közel kör alakú pályára állította a modult, majd két keringés megtétele után megkezdődött az ún. trans-lunar injection művelet próbája, azaz a holdirányú pályamódosítás, amit a későbbi küldetéseken alkalmaznak majd. A harmadik fokozat 40205 km/órás sebességre gyorsította a CSM-et, illetve egy elliptikus keringési pályára állította, aminek legmagasabb pontja 17218 km volt, majd a CMS levált, és egy Holdról való visszatérési pályának megfelelő sebességgel lépett be a Föld légkörébe, végül pedig a Csendes-óceán északi részén szállt vízre. A visszatért CM-017 jelű parancsnoki modul ma is megtekinthető a Stennis Űrközpont látogatóközpontjában kihelyezve.
Az első tesztküldetés teljes sikere jelentősen megnövelte a NASA és a rengeteg mérnök magabiztosságát, hogy Kennedy elnök híres beszéde alapján még a 1960-as évtized végéig embert juttatnak a Holdra. Az Apollo-4 megalapozta a további tesztrepülések sikerét is, amiknek köszönhetően végül 1969. július 20-án Neil Armstrong és Edwin „Buzz” Aldrin valóban a Hold felszínére léphettek, beteljesítve ezzel John F. Kennedy ígéretét.
Az első Saturn-V indítása. Fotó: NASA
A visszatért parancsnoki modul. Fotó: NASA