Идея осуществления облёта Луны космическим кораблём (КК) с экипажем из двух человек остаётся, и в сентябре 1963 года в планах по исследованию космического пространства в течение 65-75 годов появляется проект Л-1. Для этих целей предполагалось использовать КК "Союз". Он был гораздо совершеннее своего предшественника "Востока" и стал тем аппаратом, который используется (в модернизированном варианте) Россией до настоящего времени. "Союз" состоял из спускаемого аппарата, жилого модуля, модуля оборудования, двигательного отсека и аппаратуры для сближения и стыковки с другими объектами.

Для полёта на Луну сил одного "Союза" было недостаточно. По планам, необходимый комплекс создавался на орбите и состоял из жилого модуля и двигательной установкой с топливными баками. Первоначально ракета-носитель "Союз" выводила бы на околоземную орбиту двигательный отсек, после чего он дозаправлялся топливом, которое доставлялось в ходе четырёх запусков (при помощи той же РН) аппаратов-танкеров. Последним, шестым, запускался пилотируемый "Союз", который стыковался с заправленным разгонным блоком, который после этого и выводил всю систему на траекторию полёта к Луне.

При её достижении весь комплекс выходил на окололунную орбиту, с которой велись фотографирование и другие научные исследования. После 7-8 дней работы космический корабль включением двигательной установки выходил бы на траекторию возращения. Экипаж переходил бы в спускаемый аппарат (он отделялся от "Союза" на высоте 120-150 км), в котором они и совершали бы посадку. Масса всего комплекса на околоземной орбите составляла бы 23 тонны, из которых на долю лунного корабля приходилось лишь 5100 кг.