Nejslavnějším Beanovým počinem byl výstup na povrch Měsíce. Pilotoval lunární modul na kosmické lodi Apollo 12, která odstartovala z Kennedyho vesmírného střediska na Floridě 14. listopadu 1969. To bylo necelý půlrok po misi Apollo 11 a prvním přistání člověka na jediném přirozeném zemském satelitu. Tříčlennou posádku tvořili ještě velitel letu Charles Conrad a pilot velitelského modulu Richard Gordon.
O pět dní později sestoupili Conrad a Bean jako v pořadí třetí a čtvrtý člověk na povrch Měsíce, zatímco Gordon zůstal v mateřské lodi kroužící po jeho oběžné dráze. Conrad a Bean přistáli na rozhraní Oceánu bouří a Moře poznaného, poblíž místa, kde v roce 1967 přistála americká sonda Surveyor 3.
Bean vzpomínal, že na Měsíci díky šestinové gravitaci mohl poskakovat jako baletka na palcích. „Je to docela sranda. Jednou to třeba bude skvělé místo pro prázdniny,“ řekl před deseti lety.
V roce 1973 se podílel na projektu Skylab, který testoval možnosti fungování vědecké stanice na oběžné dráze. Ve vesmíru strávil se dvěma kolegy 59 dní a ulétl skoro 40 milionů kilometrů. To byl tehdy světový rekord. Takových za svou kariéru nasbíral celkem jedenáct. Dohromady strávil ve vesmíru 69 dní.
V roce 1981 opustil NASA a začal se plně věnovat malování. Byl přesvědčený, že umění je nejlepším způsobem, jak předat unikátní vizuální vjemy, které si z vesmíru přinesl.
