Risolto il problema che ha causato il "bisticcio" tra i tecnici del controllo del lancio e il computer, dopo più di due ore di trepida attesa, per la numerosa folla presente nei dintorni del Centro spaziale e soprattutto per i tre astronauti a bordo della capsula Apollo, viene dato il via alla ripresa del conto alla rovescia. Si riparte da T-22 minuti. Anche nella costa orientale degli Stati Uniti, come già da alcune ore in Italia, è giovedì 7 dicembre.
Alle 06:33 ora italiana, le 00:33 della Florida, i cinque potenti motori F-1 del primo stadio del Saturn V si accendono con potenza, tanto da scuotere la terra e il mare tutto intorno al complesso di lancio. Lasciata la rampa 39-A che lo aveva fino ad ora trattenuto, il più grande e potente razzo mai costruito dall'uomo si innalza come un’abbagliante palla di fuoco verso il cielo nero della Florida, illuminato quasi a giorno via via che il Saturn, con il suo prezioso carico umano e scientifico, si allontana sempre di più da terra dirigendosi verso gli strati più alti dell'atmosfera. La sua ascesa, con la sua lunga lingua di fuoco, viene osservata fino a 800 chilometri di distanza: uno spettacolo indimenticabile per le 700 mila e più persone presenti.
Dopo due minuti e 40 secondi dal "liftoff" i cinque motori del primo stadio esauriscono la loro funzione. Il distacco dell'S-IC e l'accensione del secondo stadio sono ben visibili da terra, così come anche l'espulsione della "torre di fuga". In questo momento i tre uomini di Apollo sperimentano una forza sul loro corpo di 4G, la massima dal momento del distacco da terra. A quattro minuti e mezzo dal decollo la voce del comandante Cernan giunge nitida al centro di controllo di Houston e attraverso gli altoparlanti ai numerosi presenti sulla tribuna VIP al Centro spaziale Kennedy: "Qui tutto è operativo Houston. Lasciate che lo dica ragazzi, questo lancio notturno è proprio qualcosa da ammirare".
Dopo nove minuti e venti secondi anche il secondo stadio, l'S-IIC, ormai svuotato del propellente, si distacca dal complesso spaziale. L'accensione del terzo stadio, l'S-IVB, inserisce regolarmente in orbita intorno alla Terra ciò che rimane della gigantesca struttura che ha lasciato il Pad 39-A soltanto dodici minuti prima.
Alle 9:46 italiane, le 3:46 ora del Texas, all'inizio della seconda orbita, dopo che i tre astronauti hanno confermato, in sintonia con il Centro di controllo del volo, che è passato subito dopo il decollo da Cape Kennedy a quello di Houston, il perfetto funzionamento di tutti gli apparati del "treno spaziale", viene acceso l'unico potente motore del terzo stadio, l'S-IVB, per cinque minuti e quaranta secondi: un tempo più lungo rispetto alla normale programmazione e necessario per recuperare il tempo perduto sulla rampa di lancio. L‘accensione serve per immettere il prodigioso complesso spaziale nella giusta traiettoria, quella "invisibile autostrada" che porta (probabilmente in questo secolo per l'ultima volta) un equipaggio umano verso la Luna.
Alle 10:15 ora italiana, a tre ore e 33 minuti dall'inizio del viaggio, ha inizio la manovra di estrazione del Modulo Lunare "Challenger" dalla carenatura posta all'estremità del terzo stadio. Alle 10:23 viene accesa la telecamera per la prima trasmissione televisiva da bordo del Modulo di Comando "America": a terra si può seguire in diretta la complessa e spettacolare manovra.
Alle 11:18 l'operazione si conclude con pieno successo. L'S-IVB, il terzo stadio del Saturn, ormai inutilizzabile, viene abbandonato e successivamente, tramite il controllo da terra, indirizzato verso la superficie selenica, dove si stima impatterà il 10 dicembre: lo stesso giorno in cui, se non sorgeranno inconvenienti, ci sarà l'ingresso in orbita lunare, a bordo del complesso spaziale Apollo 17, degli ultimi esploratori della Luna del ventesimo secolo.
