A Hold körüli pályára állás a repülés 68. órájának 4. percében kezdődött, amikor Jerry Carr CapCom egy órával a műveletet megelőzően megadta az engedélyt a holdpályára állásra. Azért ilyen korán, mert a tényleges manőverre a [[Hold]] túloldala fölött, [[rádió]]takarásban került sor, így az engedélyt már jó előre meg kellett kapniuk az űrhajósoknak. 68:58:06-nál az űrhajó eltűnt a Hold mögött, a rádiójel megszűnt (LOS - '''L'''oss '''o'''f '''S'''ignal). Nem sokkal később, 69:08:20,4-nél az automatika beindította az [[SPS hajtóművet]] (az űrhajósok pár perccel korábban aktiválták a fedélzeti számítógép megfelelő programját, amely a megfelelő időzítéssel indította el a hajtóművet, és 4 perc 7 másodperc múlva le is állította azt). Az egész küldetés legnagyobb várakozással övezett időszaka volt ez: ha a hajtómű nem, vagy nem tökéletesen működött volna, akkor többféle halálos forgatókönyv bekövetkezhetett volna. Ha a meghajtás elégtelen, vagy nem működik elég ideig a hajtómű, az űrhajó egy nagy excentricitású pályára áll, amelynek a vége a felszínbe csapódás, de az is lehet, hogy az űrhajó kiperdül a bolygóközi térbe, míg a túl hosszú idejű működés egy biztos és gyors becsapódást eredményez. Az irányítás számára csak akkor dőlt el a siker vagy a kudarc kérdése, amikor az űrhajó a Hold túloldalán előbukkant a rádiócsendből (ha a számított időben tűnt fel a jel, akkor minden rendben volt, ha előbb, vagy később, akkor rossz pályára állt az Apollo–8 és az űrhajósokra halál várt). Az Apollo–8 pontosan a számított időben tűnt fel a Hold mögül:
[[Fájl:As8-13-2225.jpg|bélyegkép|balra|250px|Kráterek és rianások a holdfelszínen]]
