Po dwóch okrążeniach Księżyca zmniejszono prędkość lotu o 42 m/s co spowodowało zmianę orbity. Statek zaczął okrążać Księżyc na wysokości od 111 km do 113 km. Przez kolejną dobę astronauci przeprowadzali badania i kontrolę statku wyprawowego LM. W dniu 22 maja 1969 roku Stafford i Cernan przeszli do lądownika i o godzinie 19:13 odłączyli LM od Apollo. O godzinie 19:35 Stafford włączył na dziesięć sekund silnik hamujący w celu zmniejszenia prędkości lotu o kolejne 21,6 m/s. W wyniku tego orbita stała się elipsą z punktem przyksiężycowym na wysokości 15 km nad powierzchnią Księżyca. Miejsce przyhamowania wybrano w ten sposób, że punkt peryselenium znalazł się nad planowanym rejonem przyszłego lądowania na Morzu Spokoju. Pierwszy przelot nad tym miejscem nastąpił o godzinie 21:31 na wysokości 15,2 km, a drugi w dwie godziny później na wysokości 20,4 km. W trakcie obserwacji stwierdzili, że tylko około 25 do 30% powierzchni tego rejonu nadaje się do lądowania. Powrót do statku macierzystego rozpoczął się od odrzucenia od statku wyprawowego jego członu hamującego, po czym 23 maja 1969 roku o godzinie 00:34 astronauci uruchomili silnik LM, aby zwiększyć prędkość i spowodować lot w kierunku odległego o 560 km statku Apollo 10. O godzinie 01:32 kabina statku wyprawowego LM znalazła się w odległości około 27 km od statku Apollo.