Affiche Apollo 9 sur le plan de lancement

L'objectif principal d'Apollo 9 était un essai d'ingénierie Terre-orbitale du premier module lunaire d'équipage, ou LM. Les objectifs principaux concomitants comprenaient un contrôle global des systèmes des lanceurs et des engins spatiaux, de l'équipage et des procédures. Pour ce faire, on a effectué une série intégrée de tâches de vol avec le module de commande, ou CM, le module de service, ou SM, le module de commande et de service joint, ou CSM, l'étape LM et S-IVB pendant qu'ils étaient liés au lancement ou à diverses configurations à quai, et pendant qu'ils volaient des motifs orbitaux séparés. Le LM devait être testé comme un engin spatial autonome et devait aussi effectuer des manoeuvres de repérage et d'amarrage en parallèle de celles prévues pour la mission suivante Apollo 10 en orbite lunaire. La priorité absolue du plan de vol était le rendez-vous et l'amarrage CSM et LM. Cela a été effectué deux fois — une fois pendant que le LM était toujours attaché au S-IVB, et une fois de plus lorsque le LM était actif. Parmi les autres objectifs, mentionnons le transfert interne de l'équipage du CSM à quai vers le LM, les essais spéciaux des systèmes de soutien du LM, les procédures de l'équipage et les essais de l'équipement de vol et de l'activité extravéhiculaire, ou EVA, unité de mobilité. L'équipage a également configuré le LM pour qu'il supporte un EVA de deux heures et a simulé une secourt d'équipage de LM, qui était la seule EVA planifiée du LM avant un atterrissage lunaire réel. Les moteurs de descente et d'ascension LM ont tiré sur des motifs de changement orbital pour simuler un rendez-vous lunaire-orbite et des procédures d'abandon de secours. Le système de propulsion de service CSM, ou SPS, a fait feu cinq fois, y compris une simulation d'un rendez-vous actif pour secourir un LM qui était devenu inactivé. Après la séparation du CSM de l'ALS en orbite terrestre et l'abandon des panneaux de protection LM de l'ALS, le CSM devait transposer la position et le quai avec le LM exposé. Les modules amarrés devaient se séparer et l'engin spatial devait ajuster son orbite à 2 000 pieds de l'étape S-IVB. Le moteur S-IVB devait alors redémarrer deux fois, plaçant la scène dans une trajectoire d'échappement de la Terre et en orbite solaire. Cela simulerait une injection translunaire de la scène pour Apollo 10 et les missions lunaires suivantes. Parmi les autres objectifs, mentionnons l'expérience photographique multispectrale pour les engins spatiaux équipés subséquents. Tous les objectifs principaux de la mission ont été atteints. Tous les principaux systèmes de vaisseaux spatiaux ont été démontrés avec succès. Les quelques conditions non nominales qui se sont développées n'ont pas affecté la réalisation des principaux objectifs.