полеты пилотируемых кораблей, полёт и возвращение с лунным грунтом станции «Луна-16», полет аппарата «Луна-17», доставившего на поверхность Луны первую автоматическую станцию «Луноход-1».
Совместно с Георгием Николаевичем Бабакиным он руководил разработкой и реализацией программы исследования Венеры, на многие годы обеспечившей нашей стране бесспорное лидерство в изучении этой планеты.
Свыше двадцати лет М.В. Келдыш руководил в СССР научными исследованиями космического пространства, будучи председателем Межведомственного научно-технического совета по космическим исследованиям при АН СССР, наиболее авторитетного органа по планированию и проведению научных и прикладных исследований космоса. Он постоянно заботился о том, чтобы программы экспериментов отвечали задаче проведения наиболее актуальных исследований, уделял много внимания вопросам разработки новых и модернизации существующих ракетных комплексов, совершенствованию ракетных двигателей, созданию современных средств управления и измерений, непрерывному повышению общей надежности космических систем.
Он был инициатором создания Института космических исследований и Института медико-биологических проблем. Важное место в деятельности М.В. Келдыша занимало научное руководство работами, осуществляемыми в сотрудничестве с другими странами по программе «Интеркосмос».
Будучи одним из основоположников отечественной ракетно-космической отрасли,  М.В. Келдыш был абсолютно засекреченным специалистом, одним из тех, кого газеты тех времен романтически именовали «Главный теоретик», «Главный конструктор». Он был Главным теоретиком космонавтики.
Нередко можно встретить утверждение, что М.В. Келдыш, сыгравший в реализации космической программы не меньшую роль, чем С.П. Королев, долгое время оставался в глазах широкой публики