Dopo 55 ore e 40 minuti, arrivata a {{M|326400326 400|k|m}} dalla Terra e {{Mtutto attaccato|62600|k|m62 600 km}} dalla Luna, l'Apollo 8 attraversò l'ipotetico confine in corrispondenza del quale l'influenza gravitazione della Terra diventa minore di quella della Luna e le [[sfera di Hill|sfere di Hill]] dei due corpi celesti si toccano, così che i membri dell'equipaggio divennero i primi esseri umani ad entrare nella sfera d'influenza gravitazionale di un corpo celeste diverso dal nostro pianeta natale.<ref name="orloff1" /> In altre parole, l'effetto della forza gravitazionale della Luna sull'Apollo 8 divenne più forte di quello della Terra. All'epoca in cui accadde, l'Apollo 8 si trovava a 62.377 km dalla superficie lunare e possedeva una velocità di 1.220 m/s rispetto ad essa.<ref name="orloff1" /> Da quel momento la navicella, che aveva continuato a rallentare a causa della gravità terrestre, iniziò ad accelerare attratta dalla gravità lunare.<ref name="cronaca" /> Iniziarono quindi i controlli per l'inserimento in orbita lunare (LOI, ''Lunar Orbit Insertion''); sebbene i motori non avessero dato problemi fino a quel momento, il controllo missione voleva esserne assolutamente certo prima di abbandonare la traiettoria sicura percorsa fino ad allora dalla navetta, che, anche in caso di guasto, avrebbe ricondotto gli astronauti sulla Terra dopo mezza orbita attorno alla Luna. Curiosamente, l'[[controllo di assetto|assetto]] dell'astronave, già predisposta per la manovra, non avrebbe permesso la visione della Luna agli astronauti se non subito prima dell'esecuzione della LOI stessa.<ref name="cronaca" />
Un'ultima correzione di rotta (la seconda resasi necessaria delle quattro potenzialmente previste) precedette la LOI esattamente 61 ore dopo il lancio, a circa 38.900 km dalla Luna, quando l'equipaggio accese i motori RCS per 11 secondi. Si trattò di una accensione [[Moto retrogrado|retrograda]] (contro la direzione di marcia) al fine di rallentare la navicella. In quel momento l'Apollo 8 si trovava a 115,4 km dalla superficie lunare.<ref name="zimmerman1" /><ref name="orloff1" />
