航天中心面臨大西洋的第39號A發射臺上，聳立著巨大的土星5號火箭，它的頂部安裝著去月球的阿波羅11號飛船。火箭全長110米，箭體腹部裝滿了冷卻到攝氏零下138度的低溫液態氧。
阿姆斯特朗、柯林斯和奧爾德林拂曉時搭乘火箭旁邊輔助塔的升降機，升到98米高後，魚貫進入了指令艙中。
這時，飛船周圍方圓5公裏範圍內，只剩下了他們三個人和壹個地勤人員小組。飛船發射前最後幾個小時，周圍是很危險的。火箭已經裝滿烯料，壹粒微小的火星都可能引起爆炸事故。
得克薩斯州休斯敦控制室內，幾百個工作人員密切監視著各種儀器。如發現飛船上有任何細小的毛病和事故跡象，他們就會立即發出警報。
宇航員們做好了各項準備工作，發出了“壹切正常”、隨時準備起飛的報告。
發射場周圍，卻是另壹番景象，真可謂人山人海。美國人已多次觀看了載人的宇宙飛船的上天，但觀看載人到月球去的飛船發射，還是第壹次。般天中心周圍早已擠滿了約150萬觀眾及從世界各地遠道而來的近4000名記者。
航天中心有壹條主要公路AIA公路，人們稱之為宇航員之路，它貫通佛羅裏達半島南北。許多觀眾就擁擠在這條公路的兩邊。午夜2時，駛向基地的車輛就絡繹不絕絡繹不絕：形容行人車馬等來來往往，接連不……聲吵醒了100多萬觀眾。記者們也早早起床。離發射還有六小時，設在航天中心的記者度上就已座無虛席，電話聲和打字聲混成壹片，熱鬧異常。
當發射倒計時至10、9秒時，裝置點火；8、7秒時，“呼”的壹聲，第壹級發動機向下噴出通紅的火焰；6、5、4秒時，發動機全部開動，通紅的火焰變成橘黃色噴向發射架，滾滾白煙籠罩著發射塔。3、2、1、0秒——發射！
土星5號火箭載著飛船徐徐離開地面。
在點火的壹瞬間自動裝置開始向發射架猛烈澆水。近3000度的高溫使水立刻變成蒸汽，雲霧升騰。在火山爆發似的蒸汽雲霧中，火箭顫動壹下騰空而起。
當500多米高的火箭離開發射架，沖向蔚藍的佛羅裏達天空時，記者席上才聽到猛烈的轟鳴聲，因為這裏離發射架5公裏遠，聲音要14.5秒鐘後才傳過來。記者席上響起雷鳴般的掌聲。
幾秒鐘後，天崩地裂的聲響消失了。閃閃發光的金黃色火焰擺脫地球、沖上天空。地面受到極大的震動，記者席朝著前後、左右、上下等幾個方面猛烈晃動著。阿波羅11號加快速度，直沖雲霄。
阿波羅11號發射後2小時44分，第三級火箭再次點火。不久，它按預定計劃進入奔月軌道。
到達月球的路程有38萬公裏，需73小時。這個行程是繞圈的，而不是筆直的。換言之，宇宙飛船要沿著環繞地球和月球的狹長橢圓的外緣飛行。這時，飛船沒有噴射發動機的必要了。達到距地球表面壹定高度後，它就能向水平方向，以原有速度並靠慣性沿著從月球外圍轉過來的橢圓形軌道熄火前進，但速度逐漸減慢，飛行物也進入失重狀態。
發射後九小時，阿波羅11號已離開地球8萬公裏，速度也降到每秒2.73公裏。同時，它開始自轉飛行，以每小時三次的周期慢慢自轉，就像在火上烤羊肉串壹樣。這是由於在真空的宇宙裏，向著太陽的壹側會出現攝氏100～200度的高溫，背著太陽的壹面會出現攝氏零下100～150度的低溫，這樣宇宙飛船的外殼會歪斜和彎曲，因此通過自轉，它能均勻地承受太陽的熱量。
又過了約壹個半小時，發射後第壹次電視廣播開始了。這時柯林斯開了壹個幽默的玩笑，他看到從窗口向地球錄像的電視錄像機裏總是顯現出蔚藍的、波光粼粼的太平洋的海水和雪白的雲朵，喊道：“餵，休斯敦！能不能把地球轉壹下，總是看水，太乏味了。”休斯敦控制室回答：“阿波羅11號，那可辦不到。只能請妳們受點委屈，看看水啦，哈哈哈……”
發射第壹天的晚上，阿姆斯特朗和柯林斯睡了七個小時，奧爾德林只睡了五個半小時。
發射25個小時後，阿波羅11號飛到地球和月球正中間，離地球19.3萬公裏，速度減至每秒1.56公裏。接著繼續減速飛行，直到通過地球引力和月球引力的中和點。據計算，這次飛行的中和點離地球37萬公裏，離月球2.8萬公裏。由於速度減慢，飛到這個中和點大概還需要35個小時。
在第二天裏，阿波羅11號進行軌道修正，然後是電視轉播，宇航員做早操等日常活動。
阿波羅11號發射62小時後，離月球只有6.1萬公裏了。三位宇航員做完第三天的工作後入睡了。這時，阿波羅11號已明顯的感到月球的引力。又過去八個小時後，即美國東部時間7月19日上午7時33分，飛船達到了地球引力與月球引力的中和點。月球就在眼前了。
發射後75小時50分，阿波羅進入月球軌道。它壹圈圈地繞著月球習行，宇航員們則抓緊時間做好登月的準備工作：詳細檢查登月艙，試驗登月艙中與母艙及與地面的通訊裝置，調查登月點等。
發射後81小時，阿姆斯特朗和奧爾德林從指令艙換乘到登月艙。整個工作花了兩個多小時。不久，登月艙就要與母艙分離。它們的稱呼也變了，不再混稱為阿波羅，而是把登月艙稱為鷹號，母艙稱為哥倫比亞號，這樣它們之間，及它們與地面三者之間聯絡起來更為方便。
1969年7月20日美國東部夏令時下午1時55分，鷹號脫離母艙哥倫比亞號，阿波羅11號壹分為二，這是它繞月飛行進入第13圈的時候。
開始時，哥倫比亞號和鷹號稍微接開距離，但為預防萬壹，雙方保持隨時可以對接的狀態飛行。過壹段時間後，飛行情況良好。雙方正式分離，獨立飛行。
下午2時20分，鷹號得到了在月球背面點火減速著陸的命令，這樣可以使鷹號循著壹條長長弧形路線飛向月球。在月球背面減速著陸，意味著這時鷹號將與地面失去聯系。在世界各地的導航中心和千百萬家庭裏，在飯店，酒吧間和旅館裏，人們坐在無線電通訊傳真設備和電視機前，緊張而又焦急地等待著飛船再次從月球背面轉過來。
聯系恢復後，阿姆斯特朗第壹問話就是“按時燃燒”。鷹號沿著弧形軌道向月面沖去。當到達離月面約15公裏時，計算機指示船在99的數字上亮起了綠燈。這是示意阿姆斯特還有5秒鐘時間決定降落或是返回指令艙。他按了壹下“前進”鈕。
但當鷹號下降到離月面只有9000米時，艙內發生了壹件大事，計算機警報燈亮了，這說明計算機出現了故障。按平時的練習，警報燈壹亮，指示船上會出現表示故障原因的數字符號。但這時指示船上沒有出現數字，顯然，這種故障是沒有預料到的。阿姆斯特朗和奧爾德林竭力想研究出處理辦法，拼命尋找原因。很快到了必須決定是否放棄下降的時候了，休斯敦控制中心有的人已面如土色，尤其是制造這套裝置的電子計算機廠家的技術人員，更是如坐針氈，開始向上帝祈禱。
休斯敦的指令官判斷出這可能是由於計算機超負荷運轉造成的，命令鷹號不要什麽問題都問計算機。於是馬計算機的警報燈熄滅了，危險排除了。後來才知道，當時宇航員們同時打開了著陸雷達，還開著與母艙保持聯系的對接雷達，這些數據成了計算機的沈重負擔。
阿姆斯特朗和奧爾德林舒了口氣，他們開始通過舷窗觀察他們將要著陸的平原。那是壹片棕灰色的陸地，坑穴、小山、山脊、深的裂縫和古老的石塊從眼前閃過。他們的目標是靜海，這是根據無人駕駛宇宙飛船拍下的照片選出來的，它位於月球赤道，面對地球。
當下降到離月面約150米時，他們發現了壹個驚人的情況，月面散布著巨大的石頭。阿姆斯特朗趕快抓住手操縱桿。事後他說：“自動找錄目標的裝置正把我們帶進壹個足球場大小，充滿巨石和巖石的坑穴裏去。”
阿姆斯特朗花了大約19秒鐘尋找壹處平整的地點，往下降落。鷹號徐徐下墜，座艙裏壹盞藍燈閃亮，表示登月艙長腿上幾支1.5米長的探針，已經碰到了月球表面。
“休斯敦，這兒是靜海。鷹號已經降落。”鷹號報告。
“知道了，靜海，”地面控制室回答，“妳們真可把許多人險些嚇死了。我們現在總算放下了心，多謝。”
阿姆斯特朗素以沈默寡言、冷靜聞名，但他的心跳次數說明了他在月面上降落時的激動。他平時的心跳是每分鐘77次，在引燃下降火箭時是110次，降落月球時驟升至156次。
阿姆斯特朗還不能馬上打開艙門走出來。按照原定的計劃，著陸後，他們應在艙內檢查裝置約兩小時，吃完月球上第壹餐約35分鐘，睡眠四小時後又用餐壹小時，即著陸七個多小時後才打開艙門。
阿姆斯特朗要求取消睡眠和休息，提前完成在月面的工作，休斯敦控制中心考慮之後同意了。在月球上工作的時間比原計劃***提早五小時，全世界的電視臺為了提前播放，亂成壹團。
1969年7月20日美國東部夏令時晚上10時56分，阿姆斯特朗從鷹號登月艇通往月面的扶梯的最低壹級橫檔上，將他穿著靴子的左腳伸下去，在月球上留下第壹個人類的腳印。接著他說了壹句將會寫進歷史的話：“對壹個人來說，這是壹小步，但對人類來說，這是跨了壹大步。”
人與月球接觸了，人類終於踏上了月球，多少世紀以來的夢想，變成了現實。地球上有幾億人在電視機前觀看了這有歷史意義的壹步，聽到了他所說的話。可以說，這壹步凝結著人類科學水平和生產能力所達到的前所未有的高度。
阿姆斯特朗很慎重地壹步壹步往前邁進。多少年來，人們都在爭論，有的說月面上覆蓋著塵埃，有的說它表面上看來堅硬，實際上有許多空洞，稍壹負重就會坍塌下去。可是當阿姆斯特第壹腳踩下去，他證實月面很堅硬，纖細的微粒像沙子似的。
他背後背著包，那是維持生命的裝置，它既向宇航員供氧，又吸收他呼出的二氧化碳。為保持體溫，還要向裝在宇航服內的管道輸送適當溫度的水。身上穿的宇航服和背上背包，再加上體重足有230千克，但月球的引力只有地球的1/6，所以走動還不困難。他告訴地球上的人：
“月球表現像黑色的煤粉。妳們看，鷹號的支腳好像陷了進去，實際上它站得很穩。走路並不怎麽困難，比在地面模擬訓練舒服多了。妳們看，我的腳踏在細細的粉狀沙子上，踩進去2～3厘米。靴子的底、幫和面都粘上了這種粉塵，簡直把白靴變成黑的了。”
“現在，我的背陰處。這兒很暗，但從這裏可以清楚地看到日光照射處的壹切。陽光非常充足。這壹帶特別平坦，背陰處有壹點兒冷，但也沒啥了不起。太陽的光線明亮，非常晃眼睛，不能直視太陽。”
阿姆斯特朗走上月球的首要任務，就是要檢查壹下鷹號的著陸情況，這壹點在艙內是無法了解的。他得檢查鷹號的四根支腳是否牢靠在落在月面，有無傾斜，松軟的月面能否支撐得住，從月面上升時開動發動機是否有問題。他還必須做好的有情況馬上起飛的準備。為此，他壹到月面就趕緊采集在鷹號身邊能順手抓到的巖石、碎沙並放進口袋，同時抓緊拍照。
19分鐘後，壹直呆在艙裏的奧爾德林也走出了鷹號。他在準備那些在月面上作試探和實驗的設備，並把它們往下搬。
現在，兩個人都在月面上了。他們掀開了安裝在登月艇下降部的塑料蓋，那裏有個紀念牌，用薄薄的金屬板制成，上面鐫刻著地球東西兩個半球和以下字樣：“1969年7月，太陽系的行星——地球上的人類第壹次在月球上留下了足跡。我們代表全人類來這裏進行壹次和平的旅行。”
他們在距離登月艇壹段路的地方，立刻安裝好另壹架電視攝像機，讓地球上的電視觀眾可以看到更多的靜海景色。這是壹片荒涼、空虛、大體上平坦、到處是坑穴的表面，阿姆斯特朗認為它有壹種“獨特的荒涼美”。
阿姆斯特朗和奧爾德林發現，在月球上步和工作，不像預料的那麽累。即使穿著笨重的太空衣和背著背包，還是很容易像袋鼠那樣跳躍，差不多是飄浮的單腳跳。
奧爾德林邊走邊說：“妳真要非常小心地記住，妳的重心在什麽地方。有時要走兩三步才能弄清楚妳下面有雙腳，大約要走2～4步，才能使妳有個相當自然的停步。就像壹名足球運動員，妳必須跑到邊上再往裏抄壹點路，才能停住腳步，前進的能力並不像在地球上走路那麽自然。我現在用這種方式，走了幾百步之後，可能會變得非常疲乏。不過這可能是宇航服太厚或缺少引力所致。”
阿姆斯特朗和奧爾德林的工作突然被休斯敦的召喚所打斷，原來那是尼克松總統在向他們祝賀。通話是由電話兩頭同在壹個分開畫面的屏幕上作電視轉播的。尼克松坐在他白宮的橢圓形辦公室裏，兩位宇航員站在登月艇前面。
通話結束後兩個宇航員又回過頭來做他們的工作。他們的第壹項實驗是鋪放壹張長寬約0.9×0.3米的鋁箔（bó），以捕捉太陽外流的稀有氣體，如氬（yà）、氮、氖（nǎi）和氦（hài）。捕捉了氣體的鋁箔放在壹只真空匣子裏帶回地球研究。科學家們捕捉的這種太陽風有助於說明太陽系的起源。
接著他們安放永久留在月球上的觀測儀器，奧爾德林雙手提著激光反射器和月震儀，從鷹號的暗影處走過來。這些儀器在地球上有80千克重，但在月面上可以輕輕提起就走。激光反射儀有手提包大小，上面是100個縱橫各10個排列起來的水晶棱鏡。從地球發射的激光被它反射回去，可測出月球和地球之間的準確距離。月震儀裝有太陽能電池，它記錄月震波並用無線電傳回地球。其靈敏度極高，它的第壹個記錄就是安裝完月震儀剛剛離開的奧爾德林的腳步聲。
阿姆斯特朗和奧爾德林的另壹項重要工作是采集月球石塊和土壤。他們都是受過特別訓練的業余地質學家。阿姆斯特朗壹下鷹號就采集了壹點樣品，以防萬壹月球上突然發生什麽情況他們必須離開時，身邊也有壹些月球上的東西。在奧爾德林忙於其他工作時，他到離鷹號更遠壹點的地方采集石塊和土壤，並拍攝照片。
宇航服只能允許他們稍微彎點腰，戴著手套的手只能伸到腰部，所以采集樣品必須用有長柄的勺和鉗。采集起來的東西被放進密封的鋁匣裏帶回地球。
阿姆斯特朗報告，他在登月艇周圍采集了大約50磅土壤和石塊的樣品，大部分樣品是在表面挖取的，但也有深入6～7厘米的，這時土壤並無顯著變化。他沒有碰到堅硬的地層，但有各種各樣的石塊。
巖石上布滿了粉，在完全真空的情況下，這些粉十分滑溜。許多石塊上都布滿了凹穴。宇航員開始用錘把空心管打進月面去，采集較深處的樣品，因為表面的土壤在鷹號降落時因火箭發射的熱力可能發生的變化。他們發現，把管子打進去6～7厘米並不困難，但再往下打就不容易了。當管子打進去20多厘米時，管子好像不再願意往下鉆，而是歪斜起來。同時他們看到，管子裏的物質塞得很滿，顏色很深，它粘在空心管裏的樣子，給人壹種明顯潮濕的印象。
在月球上的工作持續了大約兩小時，宇航員背包裏的氧氣還夠用壹個小時，休斯敦壹個勁地催促他們返回登月艇。帶回地球上的月球石已足有22千克。