GrummanEdit
Kelly började arbeta på Grumman som framdrivningsingenjör som arbetade under Rigel-missilprogrammet från 1951 till 1953. Efter detta projekt flyttades han till F-11 Tiger-programmet och befordrades senare till gruppledare.
Air ForceEdit
1956 kallades Kelly till aktiv tjänst och var stationerad vid Wright-Patterson Air Force Base i Dayton, Ohio. Under sin plikt var Kelly prestationsingenjör på B – 58 Hustler, F-105 Thunderchief och AGM-28 Hound Dog. Efter två års tjänst släpptes han 1958.
LockheedEdit
under en kort tid arbetade Kelly på Lockheed Corporation på deras missil-och rymddivision. Kelly var gruppledare för rocket propulsion development engineering. Han stannade här fram till 1959.
återgå till GrummanEdit
Kelly drogs tillbaka till Grumman, där han tillträdde positionen som biträdande chef i framdrivning från 1959 till 1960.
han flyttades sedan till Grummans Apollo och Lunar Module förslag. Under denna tid hjälpte Kelly till att utveckla lunar orbit rendezvous-konceptet.
i slutet av 1962 vann Grumman regeringskontraktet på 2 miljarder dollar från NASA. Kelly befordrades för att leda designteamet för Lunar Excursion Module (LEM). Han var ansvarig för mer än 7000 anställda inom design och byggande av månmodulen. Kellys grupp kom med tanken på en tvåstegs rymdfarkost (ascent & descent stage), som skulle ta två astronauter till Månens yta medan en tredje astronaut skulle stanna i månbana.
Kelly hade just fyllt 40 när Neil Armstrong tog sitt första historiska steg på månen 20 juli 1969. Under landningen hade is bildats i en bränsleledning och täppt till den. Om värmen från motorn tinade täppan kan bränslet detonera. Lyckligtvis för Kelly och Grumman-besättningen korrigerade problemet sig själv och besättningen kunde slappna av och inse vad de hade gjort. I en intervju 1998 uppgav Kelly: ”det var det största i min karriär. Och i efterhand var det ännu viktigare än vi trodde vid den tiden.”Erfarenheten var dock inte utan belastning och stress, manifesterad i en nervös tik som han utvecklade under projektet.
sammantaget byggde Grumman femton månmoduler, men bara sex av dem hade möjlighet att landa på Månens yta. Var och en av dessa moduler hade betydande uppgraderingar jämfört med den sista. Månmodulen är bland de viktigaste prestationerna i Kellys karriär, eftersom det fortfarande är det enda rymdfarkosten som människor har flugit till en annan himmelkropp.