馮布勞恩在1960年的時候就已經設計了abc3個土星火箭的方案，同一時間新型火箭的方案也設計完成，並且對土星方案帶來了很大的挑戰。新型火箭也是利用了集群的概念，按照設計的第一集，將會使用八臺強力的F1發動機，能夠產生6萬牛的推進力。過後來到了1962年，登月的策略選擇了月球軌道交匯，土星方案的優勢就體現出來了。關鍵就是因為如果按照新型火箭的方案去做的話，一切都需要從頭開始。
而土星火箭就充滿了靈活性。從這一點也能體現出馮布勞恩的智慧來。他提供了ABC3個方案，都是當時已經熟知的技術和設計方案，只是根據任務作出相應的調整和拼接就可以了。土星火箭的方案除了可以緩解十年之內進行登月的時間壓力，某種程度上講，它也將會降低月球軌道交匯方案的風險。ABC3個方案，除了C系列的C3C4C53種火箭的第一級需要使用到正在研發的F一大推力發動機，其他所有的火箭第一級都只需要使用當時已經比較成熟，但是推力較小的H1發動機。至於火箭的上面級A系列，它的上面級，甚至全部都是當時已經有的火箭，比如A火箭的第二級使用的是鈦彈火箭，
第三級是半人馬座火箭，A2的第二級呢用的是木星捆綁火箭，第三級使用的仍然是半人馬座。後來經過拉薩的航天工程師重新審查和選擇，他們認為AB2個系列的火箭是一種快速解決問題的方案，因為都是基於現有技術進行實現。不過要想真的實現登月任務，還是需要C系列，尤其是C5系列。這是土星系列裡面唯一一個可以用於實現登月的火箭設計。所以CEO火箭就被選擇用來進行最後的登月任務了。後來C5也被重新命名，於是就被改名為現在眾所周知的土星5號火箭了。
不過這樣也帶來了一些問題，因為C5火箭並不像其他的方案，可以有現成的上面級可以使用，他們第一級的發動機也都是現成的。而土星5號的三級火箭基本上還都停留在設計階段，可是在當時因為有時間的壓力，所以必須馬上開始進行太空艙等各個方面的測試，不可能等到土星5號完成以後再進行。所以C系列中C火箭的方案就需要被先進行研製出來。C火箭雖然更小，推進力更弱，只能是完成一些地球軌道上面的測試任務，但是它的研發也更快，更加容易。
C火箭呢後來也被改名了，叫做土星一號火箭。其實土星一號火箭的研發早在1959年就已經開始了。第一枚圓形火箭呢它有兩級組成，第一集的S1雖然是使用了新的H1發動機，不過火箭推進劑箱使用的還是紅石火箭和悟性火箭的八個紅十的火箭相捆綁，圍繞在一個木星火箭箱周圍，為八個H發動機提供燃料，其中有四臺捆綁在中央位置，剩下的四臺分別在四個角落。土星一號火箭第二季是S4火箭，有六個液氫發動機組成。1961年的第一枚土星一號發射的時候，它只是測試了第一集，當時並沒有上面級的S4，直到1964年才進行了第二集的測試。
也是從這個時候開始，S4的上面還增加了一個額外的組塊，叫做儀表組。這是一個環狀結構，上面安裝了計算機和慣性導航系統。有了這樣的設備，火箭就可以完成部分的自主導航，在遇到了大氣層中的空氣影響之後，能夠自行的進行修正，減少推力的損失。這部分也將是土星5號的重要組成部分，甚至都被馮布勞恩認為這是土星5號最為重要的一級。1964到1965年，土星一號一共進行了六次測試，到了1966年，新的土星火箭土星1B型火箭就已經開始登上歷史舞臺了。
它是土星一號的升級版本，有更強大的第二級火箭S4B，就這樣土星1B火箭就有了足夠的載重可以將阿波羅飛船的指令艙和服務艙，或者是登月艙送入到地球軌道進行測試，這是整個阿波羅計劃準備工作的重中之重。尤其是上面級的S4B它就是後來土星5號的第三級，就是他將會把阿波羅飛船推力地球軌道送入月球的。土星1B的第一集和土星一號是一樣的，同樣有八個H1發動機。第二級的S4B最初也是由六個捆綁的液氫發動機驅動，後來改用了同樣是洛克達因公司研發的Z2發動機，只需要一個發動機就可以進行渠道。
之所以把SB稱為是可以成功登上月球的關鍵，是因為它可以進行兩次點火。第一次呢是可以推進到太空軌道，第二次點火將會把阿波羅飛船送入月球軌道。正是因為需要兩次點火，它又帶來了新的問題。第二次點火的時候，火箭已經是處於失重狀態了。這樣的話，無論是燃料箱還是氧化劑箱，都會出現一部分是液體，一部分是氣體的情況。因為是失重的原因，很有可能就出現氣體在底部，如果是這樣的話，那這樣發動機重新啟動，推進劑泵將不會吸到液體，而吸到的是氣體，這樣導致點火的失敗。
為了解決這個問題，在S4B火箭的外面還安裝了兩個小型的固體火箭，這樣發動機第二次點火前，他們先進行點火，這樣就可以依靠向前的加速度，讓液體保持在推進劑箱的底部。這個時候發動機點火，就可以成功地蹦去到液體燃料了。土星1B型火箭非常成功，在1966年就進行了三次發射，在亞軌道測試了阿波羅的指令艙和服務艙。本來當年年末還會進行第四次發射，如果發射的話，那它將會是運載阿波羅一號和三名太空人進行測試飛行的。
後來因為指令艙出現了問題，進行了延期發射，沒想到再後來就發生了指令艙著火事件，三名太空人全部喪生。後來到了1968年，在土星5號已經運載阿波羅斯號成功之後，土星1B還進行了阿波羅5號測試飛行，甚至阿波羅計劃中第一次載人飛行的7號任務也是交由圖形1B來完成的。雖然在後來阿波羅計劃的主要運載方式就是土星5號火箭了，但是在阿波羅計劃結束之後，不論是天空實驗室計劃，還是後來和蘇聯合作的阿波羅聯盟測試項目，性價比更高的土星1B型都是其中的絕對主力。
接下來就是最關鍵的土星5號火箭了。如果想要建造一枚土星5號火箭，那需要差不多一年的時間，而它能發揮作用時間卻只有短短的幾分鐘，但是這幾分鐘卻是登月是否可以成功的關鍵時刻。土星5號的第一級是SEC它將會為火箭貢獻最大的功率，他必須能夠將300噸重的重量推離地球，並且在非常高速的情況下達到56公裡的高空，所以他是在內部捆綁了五臺FG發動機，他們點火時每分鐘都會消耗掉一個奧運遊泳池的燃料。第一集雖然是土星5號三級火箭中規模最大的火箭，不過他所用的技術都比較成熟，所以研發並沒有遇到什麼特別大的障礙！
這一級火箭遇到了最大問題，幾乎全部來自於F1發動機的研發。首先要解決的就是發動機的測試問題。因為F1的體型巨大，只是發動機本身哪個包括推進一箱就差不多有兩層樓高，這就需要測試臺也有相應的規模才行。而且點火時它會產生3400噸的推理，如果讓排出的氣體直接衝入地面，那麼很快就會讓測試臺垮掉。所以在測試臺的底部用了一個90度的弧形轉角，可以讓發動機排出的氣體從側面排出，不過即使這樣，可是第一次測試的時候還是把附近居民房子的玻璃給震碎了。
很快呢另外一個更大的問題就凸顯出來了，那就是在提高了發動機推進劑注入速度的同時，也帶了燃燒不穩定的情況。火焰在燃燒，勢力燃燒會出現一個每秒2000次的旋轉，這樣的旋轉出現的危害是巨大的。時間稍微長一點就燒毀發動機。1962年測試的時候就燒毀掉了一臺發動機，而且還摧毀了測試臺。在當時要想找到問題的根源並解決，那是非常困難的。那個時候並沒有辦法用計算機進行模擬，平時做計算還都是用計算尺，所以最後的方法只能是一次又一次的進行測試。
但是如果每一次都燒掉一臺發動機的話，那這個成本就太大了。於是首先解決的問題是找到新的測試方法，可以在發動機燒毀之前就可以迅速關閉發動機。最終呢花了將近三年的時間，到了1965年，這個問題才最終解決。是通過在噴射器的表面增加了一系列的同黨板材，遏制住了震蕩，避免了火焰的高速旋轉。與第一級比起來，土星5號第二級S2它的研發才是最具有挑戰的。他的問題不是來自於火箭本身，而是來自於阿波羅飛船。因為在設計的過程中，它的重量在不斷的增加，就需要削減火箭本身的重量進行彌補。
而這部分的希望全部都寄托在了第二級的S2上面。因為第一級和第三級火箭當時已經完成了，如果再讓他們去減重的話，那成本是非常高的。S2呢是5臺這樣發動機組成的，他們一起點火，對燃料的需求那還是非常龐大。而這二發動機呢它是以液氫作為燃料液氧化劑，這其實帶來的問題就是啊，這兩種液體都需要低溫保存，而且各自的溫度還不一樣。葉青需要的溫度是零下253℃，氧氣需要的溫度是零下183℃，中間差了有70度。
正常情況下，兩種液體除了各自都有自己獨立的箱體進行保存之外，兩個箱體之間都會有沉重的圓形艙壁用於隔熱，於是這一部分呢就成了工程師們減輕重量的希望來源。是不是可以只有一個箱體？也就是說用一個艙壁在中間進行隔斷，用來隔離液氫和液氧，也就是說呀他們會共用一個隔斷，那這就對這個隔斷的隔熱效果要求非常高了。不過這樣能夠實現的話，不僅可以減輕火箭的重量，還可以減輕火箭的高度。最初的解決方法呢是用一種蜂窩狀的絕緣材料作為隔熱材料，不過他們卻一直的脫落，嘗試了各種方法都沒有辦法很好的解決。
後來還是有人提醒說，可以去南加州的海豹灣，那你就有喜歡衝浪的人用這種蜂窩狀的結構來製作衝浪板，他們或許可以有解決這個難題的方法，後來果然在他們的幫助下，最後把這個問題解決了。就是這樣減輕的重量仍然是不夠的。最後還是通過減少火箭箱體的厚度才達到了要求。最後完成時第二級火箭空載時的重量竟然還不到裝滿燃料時的10%。再下來就是土星5號的第三級火箭。SB啊和圖形1B的第二級是完全一樣的。這部分火箭已經在土星一閉上進行了驗證，證明它是可靠的。
不過即使是這樣，她在最開始測試的時候也出現過嚴重的問題，甚至都導致了整個S4B的爆炸。後來經過工程師們的用心排查，最後解決了問題。土星5號的順利完成以及阿波羅11號的登月成功。，之前是說到了阿波羅11號在後續的阿波羅任務中，土星5號仍然是起到關鍵作用的。