Il centro di controllo di Houston monitora la sequenza finale del conto alla rovescia sulla rampa del centro spaziale Kennedy. I sistemi di bordo e i parametri telemetrici del vettore di lancio registrano valori nominali. Al momento dello stacco da terra, fissato alle tredici e trentaquattro UTC del 26 luglio 1971, i propulsori a propellente liquido sollevano il razzo Saturn V e la navicella Apollo 15 attraverso gli strati densi dell'atmosfera. L'equipaggio composto da David Scott, Alfred Worden e James Irwin conferma la regolarità delle comunicazioni mentre l'accelerazione aumenta fino allo spegnimento e alla separazione del primo stadio.
La fase di salita prosegue secondo la traiettoria pianificata. L'accensione in sequenza del secondo e del terzo stadio inserisce il complesso spaziale in orbita di parcheggio terrestre. I controllori di volo eseguono la verifica sistematica dei sottosistemi di navigazione, della pressione dei serbatoi e della tenuta strutturale del modulo di comando Endeavour e del modulo lunare Falcon. Ricevuto l'assenso per l'inserzione trans-lunare, la riaccensione del terzo stadio imprime la spinta necessaria a vincere la gravità terrestre.
A manovra completata, il modulo di comando si separa dal vettore, ruota di centottanta gradi ed effettua l'aggancio frontale con il modulo lunare stivato nell'adattatore. Dopo l'estrazione, il complesso intraprende la crociera cislunare. L'equipaggio controlla costantemente l'assetto termico tramite la rotazione passiva del veicolo ed effettua le manovre di correzione di rotta con il motore del modulo di servizio.
Giunta nell'intorno della Luna, la navicella esegue l'accensione di frenata per l'immissione in orbita selenocentrica. Dopo la separazione delle due unità, il modulo Falcon avvia la discesa propulsa verso la regione di Rima Hadley, ai piedi degli Appennini lunari. L'allunaggio avviene con precisione e gli astronauti iniziano la preparazione delle attività di superficie. La procedura primaria prevede il dispiegamento del rover fuoristrada ripiegato all'interno del modulo lunare. Un meccanismo a tiranti e carrucole abbassa il veicolo a quattro ruote sulla superficie. Scott e Irwin avviano le prime escursioni lungo il bordo della fenditura di Hadley e le pendici del monte St. George, raccogliendo campioni geologici e posizionando la stazione scientifica automatica.
Mentre il modulo di comando orbita in solitudine conducendo rilievi fotografici, sulla superficie si svolgono tre uscite extraveicolari. Una volta completato il programma di esplorazione, il modulo d'ascesa del Falcon si riaggancia a Endeavour per il trasferimento dei campioni e dei rullini fotografici. Prima di intraprendere il viaggio di ritorno verso la Terra, il modulo di servizio rilascia un piccolo satellite scientifico in orbita lunare. Durante la rotta di rientro nello spazio profondo, Alfred Worden esegue un'attività extraveicolare per recuperare le pellicole ad alta risoluzione dagli strumenti scientifici posizionati nella stiva esterna della navicella, completando una fase operativa di elevata complessità tecnica.
La missione Apollo 15 rappresenta il punto di svolta nella maturità scientifica dell'esplorazione lunare, segnando la transizione dalle prime fasi dimostrative a una vera e propria campagna d'indagine geologica avanzata. Il patrimonio di dati e campioni raccolti sul campo ha trasformato radicalmente i modelli teorici sull'evoluzione e la struttura interna del nostro satellite. L'elemento chiave di questo successo è stato il prelievo di materiali selezionati con rigore metodologico direttamente sul suolo selenico. Gli astronauti hanno riportato a terra 77 chilogrammi di materiale roccioso e regolite, tra cui frammenti di straordinario valore conoscitivo estratti lungo le scarpate e i margini dei crateri.
Tra i reperti di maggiore rilievo scientifico spicca la cosiddetta Roccia della Genesi, un frammento composto quasi interamente da anortosite. L'analisi di laboratorio ha confermato che questo campione risale alle prime fasi di formazione della crosta lunare, fornendo una prova diretta a sostegno dell'ipotesi del magma oceanico primordiale. Secondo questa teoria, nelle fasi iniziali della sua storia la Luna era ricoperta da un esteso oceano di roccia fusa la cui cristallizzazione e il cui galleggiamento di minerali leggeri hanno dato origine all'antica crosta continentale delle terre alte.
Le osservazioni condotte sul bordo della fenditura di Hadley hanno chiarito la natura vulcanica delle strutture sinuose presenti sulla superficie lunare. I rilevamenti e la stratigrafia osservata lungo le pareti della gola hanno dimostrato che la formazione è il risultato dello scorrimento e del collasso di antichi canali di lava basaltica, smentendo le ipotesi che ne attribuivano l'origine ad azioni idrologiche. Inoltre, il ritrovamento di sferule di vetro verde ha evidenziato l'esistenza di fenomeni di vulcanismo piroclastico esplosivo, generati da eruzioni ricche di gas nelle prime ere geologiche. La mappatura dei versanti del monte Hadley ha inoltre permesso di ricostruire la dinamica degli impatti cosmici catastrofici che hanno modellato il bacino Imbrium.
Parallelamente all'attività sul suolo, l'impiego della baia degli strumenti scientifici installata sul modulo di servizio ha consentito una mappatura orbitale sistematica della composizione chimica e topografica della fascia equatoriale lunare. Lo spettrometro ai raggi gamma e le fotocamere ad alta risoluzione hanno integrato i rilievi locali con una prospettiva globale. Il rilascio in orbita del piccolo satellite scientifico ha permesso di misurare per la prima volta dall'orbita le deboli anomalie del campo magnetico e la complessa interazione del vento solare con la superficie.
Gli esperimenti posizionati sul suolo all'interno del pacchetto di strumenti scientifici, tra cui la stazione sismica automatica e i sensori avanzati per la misurazione del flusso termico interno, hanno trasmesso dati continui per anni dopo il rientro dell'equipaggio, rivelando l'assetto strutturale e il profilo termico del mantello lunare. In aggiunta, le riprese fotografiche eseguite durante l'uscita nello spazio profondo lungo la rotta di ritorno hanno garantito il recupero di pellicole ad alta risoluzione prive di alterazioni da radiazioni. Infine, la celebre dimostrazione condotta nel vuoto di far cadere simultaneamente un martello e una piuma ha fornito un'efficace conferma del principio di equivalenza teorizzato da Galileo Galilei, sigillando un'impresa che ha stabilito un nuovo standard metodologico per l'esplorazione spaziale.