Die letzte Lunar Orbiter Mission hatte die Aufgabe, einige Nachbeobachtungen für potentielle Surveyor- und Apollolandeplätze durchzuführen. Hauptziel war es allerdings diesmal, noch unbekannte Oberflächenbereiche der erdabgewandten Seite des Mondes zu fotografieren. Die Sonde sammelte zwischen dem 6. und 18. August 1967 ihre optischen Daten und dokumentierte 99% der gesamten Mondoberfläche.
Mit dem kontrollierten Aufschlag der Sonde auf der Mondoberfläche am 31. Januar 1968 endete diese erfolgreiche Mission. Viele wertvolle Erkenntnisse konnten gewonnen werden. Der Mond war nun hochauflösend kartographiert und vermessen. Die Strahlungswerte in seiner Umgebung waren ebenso bekannt wie die Häufigkeit von Mikrometeoriten oder lokal abweichende Gravitationsverhältnisse. Der Weg für bemannte Landungen auf seiner Oberfläche war bereitet.