Jego pomyślny przebieg pozwolił na realizację tego podstawowego celu programu Apollo już podczas następnej misji – Apollo 11.
Apollo 17 Start do ostatniej misji księżycowej w ramach programu Apollo nastąpił 7 grudnia 1972 roku. Cernan był dowódcą misji, Ronald Evans – pilotem modułu dowodzenia „America”, zaś Harrison Schmitt – pilotem modułu księżycowego „Challenger”. Po trzech dniach lotu, 10 grudnia 1972 roku astronauci osiągnęli orbitę Księżyca. Dobę później, 11 grudnia 1972 roku Cernan i Schmitt, będący z wykształcenia geologiem, wylądowali w rejonie Taurus-Littrow. Obaj astronauci wyszli trzykrotnie na powierzchnię Księżyca (wyjścia trwały łącznie ponad 22 godziny). Do przemieszczania się używali pojazdu księżycowego LRV. Na Ziemię zabrali około 110,52 kg próbek skał księżycowych. 14 grudnia 1972 roku astronauci powrócili na pokład modułu dowodzenia, w którym oczekiwał ich przez trzy dni Ronald Evans. 19 grudnia 1972 roku kapsuła statku Apollo 17 bezpiecznie wodowała na Oceanie Spokojnym.Podczas ostatniego spaceru po Księżycu Cernan po odsłonięciu plakietki upamiętniającej zakończenie pierwszego etapu eksploracji Księżyca wypowiedział nadzieję wszystkich astronautów: