Миссия «Аполлона-8» была слишком сложной для того, чтобы выполнить все ее аспекты мог каждый член экипажа. Соответственно, каждый астронавт выполнял определенные задачи. Например, помимо выполнения роли командира корабля, Борман отвечал за проведение командного модуля через плотные слои атмосферы при возвращении в случае отказа компьютера. Андерс мастерски овладел системами командного модуля. Лавелл справлялся со сложными задачами навигации по звездам, например, использовал секстант для проверки правильности курса корабля.
После трех дней полета наступил очень волнующий момент: астронавты впервые увидели Луну. Теперь это было огромное небесное тело, вырисовывавшееся в непосредственной близости. Как настоящие первопроходцы, астронавты осуществили маневр выхода на окололунную орбиту: чтобы уменьшить скорость «Аполлона-8» и выйти на орбиту вокруг Луны, включился двигатель служебной ракетной системы объединенного командного и служебного модуля. Двигатель служебной ракетной системы имел только одну камеру сгорания и одно выхлопное сопло, и такое на вид хрупкое устройство обеспечивало и безопасность и успех полета. Выход на окололунную орбиту также производился без радиосвязи с Центром управления полетом. Когда экипаж изучил бортовую инструкцию включения служебного ракетного двигателя для выхода на лунную орбиту, они внезапно погрузились в темноту, так как корабль развернулся и оказался в тени Луны. Андерс глянул на эту черноту и в первое время видел небо, переполненное неисчислимыми звездами. Андрей Чайкин в своей знаменитой книге «Человек на Луне» живо ухватил это необычайное зрелище: «Он потянулся к плоскому стеклу, чтобы посмотреть назад, через свое плечо… и заметил отчетливую дугу, по одну сторону которой вообще не было звезд, лишь одна чернота. Внезапно его поразила жуткая мысль, что эта дыра в звездах была Луной. Волосы у него на затылке стали дыбом».
Космический корабль «Аполлон-8» находился теперь на орбите, на высоте 110 км над лунной поверхностью. Включение ракетного двигателя вызвало страстное желание вернуться домой. Уже двигатель служебной ракетной системы — к облегчению службы управления — заработал по расписанию и без огрехов. Опасения, что «Аполлон-8» мог бы попасть на опасную орбиту или даже разбиться на Луне, оказались напрасными, и теперь можно было ликовать. Поскольку успешный выход на лунную орбиту пришелся на канун Рождества, это совпадение привело к одному из наиболее замечательных эпизодов в программе «Аполлон» — эпизоду, свидетелями которого станут миллионы телезрителей на Земле. Телевизионная трансляция была уже назначена на 24 декабря. Экипаж подготовился к передаче, глядя на необычное зрелище — Земля всходила над Луной. Телепередача началась с описания Борманом событий этого дня и выполненных экипажем многочисленных задач. Затем он описал пустынность Луны. К нему присоединился Лавелл и рассказал о том, как они пролетали над «огромным оазисом». Андерс перечислил прохождение «Аполлона-8» над такими лунными территориями, как Море Кризисов, Море Плодородия, Озеро Сновидений и, наконец, Море Спокойствия. Затем члены экипажа прочитали отрывки из истории сотворения мира в Книге Бытия. После этого Борман закончил программу: «И от команды „Аполлона-8“ мы прощаемся, спокойной ночи, счастливого Рождества и благослови вас всех Бог, всех вас на нашей доброй Земле».
Предрождественский телерепортаж превратился в продолжительный сеанс связи с «Аполлоном-8», а фотографии, сделанные во время полета, стали постоянным напоминанием о первом полете человека к Луне. Эти фотоснимки, сделанные экипажем, давали новое представление не просто о Луне, главном объекте для фотографа, но и о самой Земле. Главным визуальным открытием стал незапланированный «восход Земли». Потрясающий вид Земли предстал перед «Аполлоном-8» на четвертом витке, когда корабль проходил над обратной стороной Луны. Когда Андерс посмотрел в окно, он неожиданно воскликнул: «О, мой Бог! Посмотрите на эту картину». «Что там?» Простой ответ Андерса выразил чувства, которые он испытал в этот ни с чем не сравнимый момент: «Земля восходит. О, это прекрасно». И из окна космического корабля, пока он летел над бесцветным серым лунным ландшафтом, люди впервые наблюдали за «восходом Земли». Огромный контраст между застывшим бесплодным однообразием Луны и Землей был всем очевиден. Бело-голубой глобус, возникший над лунным горизонтом, имел живые и глубокие тона, которые казались еще более яркими на фоне черной бесконечности космоса. Символические фотографии Андерса были признаны одними из самых значительных в истории и заставили человечество ощутить уникальную хрупкость нашей планеты. Позже Андерс вспоминал о чувствах, которые охватили его, когда он смотрел на свой дом из бескрайнего «далека» космоса. Люди преодолели огромное расстояние, чтобы исследовать Луну, думал он, а то, что мы в действительности открыли, оказалось новой точкой зрения на Землю.