Si stima che tra {{formatnum:500000}} e {{formatnum:700000}} persone abbiano assistito al lancio nelle immediate vicinanze della rampa, nonostante l'orario notturno. La scia di fuoco lasciata dal Saturn V fu visibile fino a 800 km; gli spettatori a [[Miami]], in [[Florida]], hanno riferito di aver visto una "striscia rossa" attraversare il cielo verso nord.<ref name=launchops/><ref>{{cita|Cernan e Davis, 2018|p. 5899}}.</ref>
Raggiunta l'orbita terresteterrestre e dopo aver appurato il corretto funzionamento di tutta la navetta, alle 3:46 EST il terzo stadio S-IVB del razzo vettore venne riacceso per immettere il veicolo spaziale sulla [[traiettoria di inserzione lunare]].<ref name=astronautix>{{Cita web|autore=Mark Wade|titolo=Apollo 17|url=http://www.astronautix.com/flights/apollo17.htm|editore=Encyclopedia Astronautica|accesso=22 agosto 2011|urlmorto=sì|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20110812193502/http://www.astronautix.com/flights/apollo17.htm|lingua=en}}</ref> Circa mezz'ora più tardi, gli astronauti compirono la complessa manovra, consistente nell'effettuare un rotazione del veicolo di 180° e un successivo aggancio con il modulo lunare, finalizzata a estrarre quest'ultimo dal suo alloggiamento; il terzo stadio del Saturn V, oramai vuoto e non più necessario, venne abbandonato e messo in una rotta di collisione con la superficie della Luna. L'impatto avvenne il 10 dicembre 1972 a una velocità di 2,55 km/s con un angolo di 55° rispetto all'orizzonte e con il rilascio di un'energia pari a 4,71×10<sup>17</sup> [[erg]]; lo schianto, rilevato dai sismometri lasciati sulla Luna dalle precedenti missioni, fornì preziose informazioni sulla struttura del sottosuolo lunare.<ref name=ImpactSites>{{cita web|lingua=en|url=http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/lunar/apollo_impact.html|titolo=Impact Sites of Apollo LM Ascent and SIVB Stages|editore=NASA|data=11 dicembre 2003|accesso=24 agosto 2020|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20200724122049/https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/lunar/apollo_impact.html|urlmorto=no}}</ref> Due ore dopo l'inizio del viaggio verso la Luna, uno degli astronauti, molto probabilmente Schmitt, scattò una foto dell'emisfero visibile della Terra perfettamente illuminato poiché la navetta si trovò esattamente tra il Sole e la Terra.<ref>{{cita web|lingua=en|url=http://history.nasa.gov/alsj/a17/images17.html#MagNN|titolo=Apollo 17 Image Library|editore=NASA|accesso=10 maggio 2012|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20130612115147/http://history.nasa.gov/alsj/a17/images17.html#MagNN|urlmorto=no}}</ref><ref name="NASAmarble">{{cita web|url=http://www.ehartwell.com/Apollo17/| titolo= Apollo 17: The Blue Marble| autore= Eric Hartwell| data= 25 aprile 2007|accesso=10 maggio 2012|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20080109151245/http://www.ehartwell.com/Apollo17/|urlmorto=no}}</ref> Questa foto, denominata ''[[Blue Marble]]'', divenne molto rapidamente popolare tanto da essere, secondo alcune fonti, la foto con la maggior diffusione al mondo.<ref name="NASAmarble" /> A circa metà della strada per la Luna, l'equipaggio portò a termine una correzione della velocità di 3 m/s per perfezionare la traiettoria. Il 10 dicembre venne acceso il motore principale (SPS) del modulo di servizio per ridurre la velocità a 908 m/s in modo di inserire la navetta in un'[[Orbita selenocentrica|orbita lunare]] di 315×95 km; circa quattro ore più tardi, una nuova accensione ridusse la velocità a 61 m/s per abbassare l'orbita a 109 × 28 km. Rispetto alle missioni precedenti, tali manovre vennero studiate per consentire al LEM di allunare il più vicino possibile al punto previsto e per ottimizzarne la traiettoria in modo da consumare meno carburante.<ref name=astronautix/><ref name=CD206/><ref>{{cita web|lingua=en|url=http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20090015331_2009014410.pdf|titolo=Apollo Mission techniques Lunar orbit activities - Part 1a|editore=NASA|pp=34-36|data=2009|accesso=10 maggio 2012|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20100426130114/http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20090015331_2009014410.pdf|urlmorto=no}}</ref><ref>{{cita|Apollo 17 mission report|par. 3-3-2|MissionReport}}.</ref>
