Nachdem bis Ende 1967 alle wesentlichen Komponenten des Apollo-​Programms im Flug erprobt waren, blieb nur noch der Test eines wichtigen Elements, der Mondlandefähre. Gerade deren Entwicklung geriet jedoch immer weiter in Verzug. Ursprünglich hatte der erste Erprobungsflug im März oder April 1967 stattfinden sollen. Nach dem tragischen Apollo 1 Unglück wurde der Flugplan umgestellt und ein Start nach dem 28.11.1967 geplant. Angesichts der ungelösten Probleme mit dem Lunar Module entsprach das eher der Realität. Während das Landetriebwerk unter Instabilitäten bei der Verbrennung litt, waren beim Aufstiegstriebwerk Herstellungsmängel entdeckt worden. Das nicht mit einem Landegestell ausgerüstete LM-​1  traf daher mit einem dreiviertel Jahr Verspätung in Cape Canaveral ein. Weitere technische und organisatorische Probleme verzögerten den Start schließlich auf den Januar 1968. Zuletzt hatte man sogar in einer Notmaßnahme die Fenster im LM-​1  durch Aluminiumplatten ersetzt, nachdem bei einem Drucktest des LM-​5  am 17.12.1967 im Grumman Herstellerwerk dessen mehrlagige Scheiben gerissen waren. Als Trägerrakete für die Mission Apollo 5 kam die Saturn IB AS-​204  zum Einsatz, jenes Exemplar, an dessen Spitze die Apollo 1 Crew bei einem Bodentest umgekommen war. Startkomplex war LC-​37 B. Der Aufstieg der Rakete nach dem Start am 22.01.1968 um 22:48 UTC verlief ganz nach Plan. Nach der Abtrennung des Lunar Module erfolgte nach zwei Orbits die erste Zündung des Abstiegstriebwerks. Geplant war eine Erprobung des Triebwerks im Leistungsbereich zwischen 10% und 92,5%. Doch nach 4,3 s statt der geplanten 38 s schaltete sich der Antrieb ab. Der Grund hierfür konnte später eindeutig gefunden werden. Bei der Startvorbereitung hatte es Hinweise auf ein Treibstoffleck gegeben. Die Suche danach und die gegebenenfalls erforderlichen Reparaturen hätten das Programm aber weiter verzögert. Daher entschied man sich dafür, daß Triebwerk erst im letzten Augenblick „scharf“ zu machen. Was dabei nicht bedacht worden war — es dauerte einige Sekunden, bis sich im Treibstoffsystem der für die Zündung notwendige Druck aufbaute. Der Bordcomputer registrierte den verzögerten Schubaufbau und brach die Sequenz ab. Die Flugleitung entschied sich daraufhin, noch ohne Kenntnis der genauen Gründe für den Abbruch, den Bordcomputer des Landers zu umgehen und eine zweite Triebwerkszündung vom Boden aus einzuleiten. Mit der „minimum requirement sequence“ konnte zwar die Mondlandung nicht simuliert werden, der Nachweis der Funktionssicherheit des Triebwerks war jedoch derart möglich. Bei dem Triebwerkslauf über 33 s (26 s bei 10% plus 7 s bei Maximalschub) gelang dieser Nachweis dann auch. Im Anschluß wurde diese Sequenz mit 26 s bei 10% und 2 s Maximalschub wiederholt. Diese Zündung leitete über in einen simulierten Abbruch der Landung, bei dem das Descent Propulsion System (DPS) abgeschaltet wurde, während sich zugleich die Aufstiegsstufe trennte und mit einer Triebwerkszündung von 60 s aufstieg. Nach einer weiteren Zündung des Ascent Propulsion System (APS) von 6:23 min, bei der der Resttreibstoff aufgebraucht wurde, brach der Funkkontakt ab. Damit war die Mission vorzeitig abgeschlossen. Nachdem die Gründe für die automatische Triebwerksabschaltung verstanden waren, kam die NASA zu der Einschätzung, daß 32 von 33 Programmpunkten der Mission als erreicht angesehen werden konnten. Eine mit dem LM-​2  in Betracht gezogene Wiederholungsmission wurde im März 1968 abgesagt. Somit war der Weg frei für den bemannten Einsatz des Mondlanders.