Start von Cape Canaveral (KSC); Landung 500 km nördlich von Hawaii im Pazifik.

Während des Aufstiegs kam es unmittelbar nach der ersten Stufentrennung zum Ausfall der Systeme der ausgebrannten S-IC, was sich auf den Abgasstrahl der S-II zurückführen ließ. Für diesen Flug hatte man zur Gewichtsersparnis die Zahl der Bremstriebwerke an der S-IC von 8 auf 4 reduziert. Um eine Wiederholung dieser gefährlichen Annäherung zu vermeiden, wurde diese Änderung für die nächsten Flüge wieder rückgängig gemacht.

Die Mission war das vierte bemannte Mondlandeunternehmen. Das Landegebiet waren die Hadley-Apenninen und hier insbesondere die Hadley-Rille. Die Landung erfolgte am 30. Juli 1971 um 22:16:29 UTC mit einer relativ hohen Sinkgeschwindigkeit von 2.0 m/s. Es war die härteste Landung des gesamten Programmes, hingegen gestaltete sich der Anflug trotz des bergigen Terrains einfacher als erwartet. Der Aufenthalt von David Scott und James Irwin auf dem Mond betrug 66 Stunden 55 Minuten.

Die beiden Astronauten absolvierten insgesamt drei Mondspaziergänge. Die erste EVA wurde am 31. Juli 1971 (6h 33m) ausgeführt. Dabei wurden Material eingesammelt, die ALSEP-Station aufgerichtet und weitere Experimente durchgeführt. Auch das erstmals mitgeführte Mondauto (LRV) wurde für seinen Einsatz vorbereitet. Als die Crew das Mondauto montierte, musste David Scott feststellen, dass die Vorderlenkung defekt war. Da das Fahrzeug aber auch über eine Hinterlenkung verfügte, konnte es doch noch verwendet werden.

Die zweite EVA erfolgte am 01. August 1971 (7h 12m). Bei dieser EVA wurde ein Messgerät (Heat Flow Experiment) endgültig installiert (erste Vorarbeiten hatte man schon während der EVA 1 vorgenommen), eine Bodenprobe entnommen und die amerikanische Flagge aufgestellt. Darüber hinaus wurden ein Probengefäß und Filmaufnahmen von 2 Kratern an der Hadley-Rille in die Mondlandefähre, der man den Namen Falcon gegeben hatte, verstaut.

Die dritte und letzte EVA wurde am 02. August 1971 (5h 01m) durchgeführt. Während dieser EVA stürzte Kommandant David Scott über einen Fels, stand aber gleich ohne Verletzungen oder Beschädigungen seines Raumanzuges wieder auf. Bevor sie die Rückkehr antraten, demonstrierte David Scott noch einen Versuch, den Galileo Galilei schon 300 Jahre vorher beschrieben hatte. In der einen Hand eine Feder, in der anderen einen Hammer, ließ er beides zur gleichen Zeit fallen, und beide Gegenstände landeten zur gleichen Zeit auf der Mondoberfläche. Damit wurde Galileo Galileis seinerzeitige These bestätigt. Insgesamt brachte die Crew 77,31 kg Mondgestein und Material mit von der Mondoberfläche zurück.

Alfred Worden umkreiste mit dem Raumschiff Endeavour den Mond während des Aufenthaltes seiner Kameraden 34 Mal. Er war während dieser Zeit mit wissenschaftlichen Experimenten beschäftigt. Vor dem Verlassen des Orbits wurde noch ein kleiner Satellit aus der SIM Bay des Apollo-Raumschiffs ausgesetzt. Er sollte in der Mondumlaufbahn Daten von Gravitations- und Magnetfeldern übermitteln. Der Rückflug selbst ging ohne Probleme vonstatten.

Während des Rückflugs zur Erde absolvierte Alfred Worden am 05. August 1971 noch eine EVA (0h 39m) zur Bergung einer Film-Kassette.

Die Crew wurde nach der Wasserung vom Flugzeugträger USS Okinawa geborgen. Allerdings versagte bei der Landung einer von drei Fallschirmen, was zu einer harten, unkomfortablen Wasserung führte.