В рамках программы Apollo NASA планировало изучение лунной поверхности космическим аппаратом, выводимым на селеноцентрическую орбиту. Изучение лунной поверхности предполагалось провести в районах, намечаемых для посадки лунной кабины аппарата Apollo. Первоначально для этой цели планировалось использовать вариант космического аппарата Surveyor (Surveyor В), выводимого на селеноцентрическую орбиту, получить телевизионные изображения лунной поверхности и провести исследования окололунного пространства. В связи с сокращением бюджета NASA на 1964 г. руководство NASA приняло решение отказаться от разработки аппарата Surveyor В. Это объяснялось и тем, что для запуска этих аппаратов предполагалось использовать ракету-носитель Atlas-Centaur, находившуюся в 1964 г. в стадии отработки, а аппараты Lunar Orbiter проектировались в расчете на более дешевую и полностью отработанную ракету-носитель Atlas-Agena D. Для решения указанных задач в августе 1963 г. NASA приняло решение о создании менее сложного и более дешевого аппарата LOPP (Lunar Orbiter Photographic Project- проект выводимого на селеноцентрическую орбиту аппарата с фотооборудованием), получившего впоследствие наименование Lunar Orbiter. В 1963 г. Центром Лэнгли был объявлен конкурс на получение контракта, предусматривающего разработку аппарата Lunar Orbiter (31). В конкурсе участвовало 5 фирм. На первом этапе были отобраны проекты Boeing Co. и Hughes Aircraft Co. В результате рассмотрения проектов был заключен контракт в размере 60 млн. долл. с Boeing Co. Такой выбор объясняется тем, что в проекте Boeing Co. предусматривались более эффективные меры по обеспечению надежности аппарата и обеспечивалась более точная ориентация аппаратов, основным назначением которых является фотографирование лунной поверхности . Предполагалось создание 10 летных образцов, но впоследствии принято решение изготовить 8 образцов: три экспериментальных аппарата для наземных испытаний и 5 летных аппаратов . Изготовление экспериментальных образцов началось в сентябре 1964 г. на заводе Boeing Со. в г. Сиэтле, а летных образцов- во второй половине 1965 г. При проектировании аппарата Lunar Orbiter выбиралось бортовое оборудование, проверенное в полете или в ходе длительных наземных испытаний. Система энергопитания, включающая солнечные элементы и никель-кадмиевые батареи, успешно использовалась на спутниках Relay, TIROS и космическом аппарате Ranger. Аппарат и комплектующие системы проходили длительные наземные испытания. В ноябре 1965 г. изготовлен первый экспериментальный образец аппарата для наземных испытаний, которые предусматривали имитацию теплового режима при полете аппарата к Луне и обращении по селеноцентрической орбите. Испытания продолжались около трех недель, изучалась работоспособность системы фотографирования-было осуществлено фотографирование, обработка пленки и передача изображении. Испытания корректирующего двигателя проводились в имитированных высотных условиях на испытательной станции Boeing Co. в г. Тьюлалип.