Programul sovietic era condus de Serghei Korolev, un inginer aerospațial genial, expert în rachete, care în anii '30 petrecuse o perioadă în Gulag pentru că îl nemulțumise pe Stalin. Korolev era o persoană impunătoare, iar staff-ul său îl trata aproape ca pe un zeu. În anii '50, el a pus la punct planurile pentru o imensă și – la vremea respectivă – inimaginabil de puternică rachetă, R-7, care avea să propulseze nava spațială sovietică pe lună.

Sputnik 1, primul satelit lansat vreodată, a creat o adevărată senzație în 1957 când a orbitat în jurul Pământului timp de 96 de minute înainte de a reveni în atmosferă. Sputnik 2 a purtat prima creatură în spațiu, faimoasa cățelușă Laika – ea a murit la scurtă vreme după lansare, din cauza hipertermiei; în plus, satelitul nu fusese proiectat pentru întoarcere. Alte misiuni Sputnik au testat sistemele de susținere a vieții și procedurile de revenire în siguranță pe Pământ. În ianuarie 1959, nava spațială Luna 1 (pe care Korolev o numea мечта,Visul), a fost lansată pentru a ateriza pe Lună, dar a ratat la o distanță de circa 6000 de kilometri, devenind apoi primul obiect făcut de om care a ajuns pe orbita heliocentrică.

Apoi, pe 12 septembrie 1959, a fost lansată Luna 2. Imediat după miezul nopții, ora Moscovei, pe 14 septembrie, nava s-a prăbușit pe Lună undeva nu departe de zona cunoscută ca Mare Tranquillitatis. Korolev și oamenii săi ascultau cu atenție semnalele venite de la navă când acestea s-au oprit brusc- tăcerea însemna că Luna își atinsese ținta ! Luna 2 cântărea 390 de kilograme și avea forma unei sfere. Nava adăpostea instrumente pentru detectarea și măsurarea nivelului de radiație, câmpurilor magnetice și meteoriților.  De asemenea, în navă se aflau și fanioane de metal care au fost împrăștiate pe suprafața lunii la impact; aceste pandantive erau inscripționate cu data lansării și secera și ciocanul, simbolul Uniunii Sovietice. Nava spațială nu avea un sistem de propulsie propriu; ultimele bucăți ale rachetei s-au prăbușit pe lună la jumătate de oră după Luna 2.  

Rezultatele științifice obținute de Luna 2 erau similare celor obținute în urma misiunii Luna 1, dar impactul psihologic al succesului din 12 septembrie a fost mult mai profund. Navele lansate de americani nu avuseseră același succes: nava americană care s-a apropiat cel mai mult Lună a trecut pe lângă satelitul Pământului la o distanță de 60.000 km.

Americanilor le era clar că data lansării pentru Luna 2 fusese aleasă intenționat pentru 12 septembrie deoarece premierul Uniunii Sovietice, Nichita Hrușciov, urma să vină în SUA imediat după aceea și să fie primit de președintele Eisenhower. Succesul navei Luna 2 i-a permis acestuia să apară în fața americanilor triumfător, radiind de mândrie. El a ținut apoi mai multe conferințe în care a vorbit despre virtuțile comunismului. Singura modalitate prin care se pare că americanii au reușit să-l enerveze a fost nepermițându-i să meargă la Disneyland.

Korolev mai avea însă un as în mânecă. Doar trei săptămâni mai târziu, pe 4 octombrie, a fost lansată Luna 3, în ziua celei de-a doua aniversări a lui Sputnik 1. Misiunea navei era de a călători în jurul lunii pentru a trimite imagini cu latura întunecată a satelitului pe care nimeni nu o mai văzuse până atunci. A fost o imensă reușită de navigație ce a oferit oamenilor de știință posibilitatea de a realiza o hartă orientativă a laturii ascunse ale lunii.

În mijlocul dezordinii americanilor, ale căror eforturi spațiale eșuau în ochii publicului (ale sovieticilor erau păstrate strict secrete), Korolev a trimis și primul om în spațiu, pe Iuri Gagarin, în 1961. În 1963, la ordinele lui Hrușciov, a fost trimisă în spațiu și prima femeie, Valentina Tereșkova. Astfel, Uniunea Sovietică a încercat să profite de pe urma propagandei care susținea că în comunism nu există discriminări pe bază de sex.

După 1961, în timpul lui Kennedy, eforturile americanilor s-au intensificat în timp ce programul sovietic a avut de suferit după urma morții lui Korolev. Acesta a murit la 59 de ani în 1966 în urma unei operații. Programul Luna a continuat însă, iar în același an, Luna 9 a reușit prima aterizare lină pe lună. 

În cele din urmă, în ciuda avansului sovietic, americanii au fost cei care au câștigat cursa. Astronauții lor au fost cei care, în 1969, făceau primii pași pe lună. După ani de rivalitate, până și rușii au aplaudat succesul american. Astronautul Alexei Leonov scria atunci că ”toată lumea a uitat că suntem cetățenii unor țări diferite. Acel moment a unit umanitatea!”