登月竞赛中的载人飞船
美国阿波罗飞船共进行了7次登月尝试，6次成功，将12名航天员送上月球；
俄罗斯联盟号飞船在空间站时代大显身手，直到今天依然是国际空间站最主要的交通工具
在初步解决了人进入太空的问题之后，前苏联与美国马不停蹄，开始了更为激烈的太空竞赛。其中，美国在水星号任务期间就明确表示要在10年内将人送上月球。前苏联虽然从未公开正式的计划，但其航天活动明显也是在为这个目标做准备。而在登月活动所必须解决的问题中，最重要的就是舱外活动和交会对接技术。
通过对东方号飞船的改造，前苏联研制了上升号飞船。1964年10月12日，上升1号飞船承载3名航天员进入太空，绕地球16圈，首次实现了多人进入宇宙空间。1965年3月18日，上升2号从拜科努尔发射，列昂诺夫进行了人类第一次太空行走。应当说，虽然两艘上升号飞船取得了举世瞩目的成就，但在技术上并没有比东方号飞船取得太多的进步。这是前苏联急于求成的结果，也导致联盟号飞船迟迟不能投入使用。
相对于前苏联，美国在这一阶段的步伐稳定而迅速。由于有了更大的大力神运载火箭，双子星飞船的重量接近4吨，采用了两舱构型，其中载人舱能够承载2名航天员，且有较强的轨道机动能力。从1965年3月到1966年12月，共有10艘载人的双子星飞船发射入轨。其中双子星4号飞船开展了美国第一次出舱活动，双子星6号与双子星7号实现了人类历史上第一次真正意义上的精确交会，双子星8号实现了两个航天器的第一次交会对接，之后的几艘双子星飞船又完成了数次太空行走和交会对接任务，为美国的登月计划奠定了基本的技术基础。
美国和前苏联为实现登上月球的目标，分别研制了阿波罗飞船和联盟号飞船。但在这两型飞船的发展初期，均遭受到重大挫折。阿波罗1号飞船在进行地面试验时，由于采用纯氧大气，而舱门又不能迅速打开，导致三名航天员在一个电火花引起的火灾中丧生。此后直到1968年11月发射的阿波罗7号，才实现了阿波罗飞船的首次载人飞行。而俄罗斯的联盟1号飞船虽然在1967年4月23日正常发射入轨，却在返回过程中因为降落伞故障而迅速坠地，航天员科马洛夫不幸牺牲。在最初的挫折之后，两型飞船均进行了较大的改进，并且都在人类载人航天历史上留下了辉煌的篇章。
阿波罗飞船是为登月任务设计的，当不进行登月飞行时，由指令舱和服务舱组成，由土星1B运载火箭发射入轨。在开展登月活动时，会增加由上升段和下降段组成的登月舱，并由土星5号巨型运载火箭发射入轨。最重的阿波罗17号总重量达到约47吨。1968年12月，没有携带登月舱的阿波罗8号飞船实现了人类历史上第一次绕月飞行。1969年7月20日，乘坐阿波罗11号飞船的尼尔·阿姆斯特朗登上月球，标志着美国在登月竞赛中取得了全面胜利。此后一直到1972年12月，阿波罗飞船共进行了7次登月尝试，6次成功，将12名航天员送上月球。其间阿波罗13号飞船虽然因为服务舱的严重故障而未能成功登月，却在数千科学人员团队的努力下，采取各种抢救措施，成功挽救了3名航天员的生命，被誉为是“虽败犹荣”。
由于阿波罗飞船的机动能力非常强，在登月竞赛之后还被用做美国第一代空间站——天空实验室的天地往返运输系统，并在1975年与联盟19号飞船共同实现了人类第一次联合飞行任务。
虽然前苏联在登月竞赛中输给美国，但其间研制的联盟号飞船却在空间站时代大显身手，成为历代空间站的天地往返工具。联盟号安全飞行数十年，没有造成过船毁人亡的严重事故。联盟号飞船采用3舱构型，这是一种比较合理的布局形式，因此才能够以7吨的重量完成很多复杂的飞行任务。在联盟号的发展历程中，经历了联盟T、联盟TM、联盟TMA等多个系列的改型，不断提高性能，直到今天，依然是国际空间站最主要的交通工具。
航天飞机是人类历史上最引人注目的天地往返工具
由于采用技术过于复杂，维护和使用成本远远大于一次性运载火箭，以及运载效率极低、安全设计方面的不足等原因，航天飞机不得不退出载人航天历史舞台
美国研制的航天飞机是人类历史上最引人注目的天地往返工具。从1981年4月12日哥伦比亚号航天飞机的首次飞行，到2011年7月21日亚特兰蒂斯号航天飞机的谢幕之旅，航天飞机共进行了135次发射，取得了无数的科技与工程成果，在人类载人航天史上谱写了壮丽的诗篇，但由于挑战者号和哥伦比亚号两次巨大的灾难，也导致美国最终放弃了这种天地往返工具。
航天飞机在发展过程中采用了当时最先进的技术，例如可重复使用的防热材料等。它在返回过程中具有良好的机动性能，与飞船相比，可以利用机翼的升力在返回过程中进行更大范围的机动。而且航天飞机在发射与返回过程中的环境条件也不像飞船那样恶劣，使得很多普通人都有机会乘坐它进行太空旅行。航天飞机还具有很强的在轨操作能力，可以将8名航天员与有效载荷一同送上太空，并能将很大质量的载荷带回地面。这就使很多的太空维修任务和太空回收任务成为可能。
在航天飞机的飞行任务中，有发射卫星和行星探测器的任务，也有执行卫星维修与回收的任务，特别是航天飞机对哈勃号太空望远镜的数次维修，挽救并延长了它的任务寿命。航天飞机拥有可执行复杂操作的机械臂，有可敞开的巨大货舱，因此能够担当“太空工棚”的角色，复杂的国际空间站建设任务就是利用航天飞机的这一优势完成的。应当说，没有航天飞机，国际空间站巨大的桁架结构将很难构建。
然而，由于航天飞机所采用的技术过于复杂，导致其维护和使用成本远远大于一次性运载火箭。而且由于其采用了人货混合的运输方式，导致其运载效率极低：航天飞机的起飞重量接近土星五号巨型火箭的量级，其货物运载能力却只有大约24吨，再加上它在安全设计方面的不足，两次事故共14名宇航员丧生的巨大惨剧，导致美国不得不让它退出载人航天的历史舞台。
