En 1961, el Dr. Gilruth se convirtió en Director del Centro de Naves Espaciales Tripuladas, con la responsabilidad del desarrollo de naves espaciales para vuelos tripulados, de la selección y entrenamiento de tripulaciones de vuelo y de la conducción de misiones de vuelos espaciales. Desempeñó este cargo hasta enero de 1972. Durante su mandato de una década como Director del MSC, el Dr. Gilruth dirigió 25 vuelos espaciales tripulados, incluido el primer vuelo Mercury de Alan Shepard en mayo de 1961, el primer aterrizaje lunar del Apolo 11 en julio de 1969, el dramático rescate del Apolo 13 en 1970 y la misión del Apolo 15 en julio de 1971. En enero de 1972, el Dr. Gilruth asumió un nuevo puesto en la NASA como Director de Desarrollo de Personal Clave, reportando al Administrador Adjunto en Washington, D.C. En esta función, tenía la responsabilidad de identificar candidatos potenciales de corto y largo plazo para puestos clave en la agencia y de crear planes y procedimientos que ayudaran en el desarrollo de estos candidatos. El Dr. Gilruth se retiró de la NASA en diciembre de 1973 y, en enero de 1974, fue designado miembro de la Junta de Ingeniería Aeronáutica y Espacial de la Academia Nacional de Ingeniería, y se le pidió que sirviera como miembro del Grupo de Trabajo sobre Energía de la Cámara de Comercio de Houston.