1969年7月16日星期三早晨9点32分，美国阿波罗11号宇宙飞船连同它的36层楼房高的土星5号火箭在肯尼迪角的39a综合发射台发射了。在飞船上的是民航机长尼尔·阿姆斯特朗和两个空军军官小埃德温·奥尔德林上校和迈克尔·科林斯中校。土星号的第三级把他们送进了一条110英里高的轨道。把一切工作系统检查了两个半小时之后，他们再度发动了第三级火箭，这使他们获得了每小时24245英里的速度，脱离地球大气层向25万英里外的月球前进。
在离地球5万英里处，科林斯操纵名为“哥伦比亚”的指挥舱，使它与称为“鹰”的脆弱的登月舱正面相对。“哥伦比亚”和“鹰”互相一钩住，土星号的第三级就被抛弃了。航行的第二天，他们开动了“哥伦比亚”的发动机，这样到星期六他们就可以进入到月球背面69英里之内的一条轨道上。在肯尼迪角时间星期五下午，阿姆斯特朗和奥尔德林爬过两个运载工具之间的管道，进入了登月舱“鹰”号，那天黄昏，宇航员们就进入了月球的重力场。这时他们离月球已不到4。5万英里，速度越来越快了。
星期六下午，他们把速度降低到每小时3736英里，进入了绕行月球的轨道。航控台(它们与设在休斯敦的国家宇航员载人宇宙飞船中心联系的无线电报机)于7月20日星期日上午7点零2分钟叫醒他们，因为这一天是预定在月球上着陆的一天。在“鹰”舱里，阿姆斯特朗和奥尔德林把登月舱着陆用的四条难看的腿伸展出去。航控台告诉他们说“你们完全可以驶离船坞了。”于是，登月舱就和“哥伦比亚”分开，这时阿姆斯特朗说，“‘鹰’已经长了翅膀了！”下午3点零8分，他发动了宇宙飞船的引擎，于是他们朝着月球上的静海飞去了。
他们在距离月球表面9。8英里处进入了一条低轨道，在一片可怕的满是高山和火山坑的月球荒野上飞行。这时，休斯顿的一部计算机开始在他们的仪表上闪光，向他们发出警报。现在已如此接近目的地，他们当然不能回头，于是他们就根据在体斯顿的一个青年指导官员的指示向前飞去，阿姆斯特朗掌握着操纵器，奥尔德林不停大声读出仪器上显示出的航行速度和高度。他们在下降的最后时刻，遇到了一些麻烦。当阿姆斯特朗发现他们将落在广阔的不可接近的西火山坑(因处于他们的目标之西4英里处，故有此称)时，“鹰”舱月球之间的距离已不到500英尺了。他向那火山坑外面飞去，但这计划外的延长路程，意味着他快要用完燃料了；他必须立即作出决定，要么转向那边去，要么冒坠毁的危险。就在这一刹那，他前面的仪表盘上发出了两道白光，显出接触月球字样。“鹰”舱已经着陆了。
他说，“休斯顿，这里是静海基地，‘鹰’舱已经着陆。”他讲这句话的时间是1969年7月20日，星期日，美国东部时间下午4点17分42秒。
把仪器检查了3个小时之后，两个宇航员向休斯顿请示，他们可否省去预定的4个小时休息时间而就在现在下机。休斯顿回答说，“我们支持你们这一行动。”于是他们穿上了价值30万美元的特制太空衣，降低了登月舱内的压力。阿姆斯特朗背朝外，开始从九级的梯子上慢慢下去。在第二级阶梯上他拉了一根绳子，拉开了电视照相机的境头，让5亿人看到他小心地下降到荒凉的月球表面上去。
阿姆斯特朗的九号半b的靴子接触了月球表面，他说：“对一个人来说，这是小小的一步，但对整个人类来说，这是一个巨大的飞跃。”此时时间是下午10点56分20秒。阿姆斯特朗拖着脚步在地上走来走去。他说，“月球表面是纤细的粉末状的，它像木炭粉似的一层一层地粘满了我的鞋底和鞋帮。我一步踩下去不到1英寸深，也许只有1/8英寸，但我能在细沙似的地面上看出自己的脚印来。”
阿姆斯特朗把那细粉状的物品捡放一些在他太空衣的裤袋里。在阿姆斯特朗下舱后19分钟，奥尔德林走到他身旁来说，“美呵，美呵，壮丽的凄凉景色。”阿姆斯特朗把一根标桩打入土里，把电视摄影机架在上面。样子像蜘蛛的“鹰”舱离镜头60英尺远，正处于电视图象的中央，它后面就是外层空间的永恒的夜。这里的重力只有地球的1/6，因此电视观众们看到这两人像羚羊似的跳来跳去，并听到奥尔德林说，“当我要失去平衡的时候，我发现恢复平衡是十分自然而又非常容易的事。”他竖起了一面3英尺长5英尺宽的美国旗，它是用铁丝缚在旗杆上的；奥尔德林向它行礼。他们还存放了一个盛有76国领导人拍来的电报的容器和一块不锈钢的饰板，上面标着下列字样：“来自行星地球的人于纪元1969年7月第一次在这里踏上月球。我们是代表全人类和平地来到这里的。”
他们收集50来磅石块供科学研究之用，并测量他们太空衣外面的气温：阳光下是华氏234度，阴处是零下279度。他们摆出一长条金属箔来收集太阳粒子，架起测震仪来记录月球震动，还架起反射镜来把结果送给地球上的望远镜。在半夜里他们回到“鹰”舱，总共在月球上停留了21小时又37分钟之后，发动引擎离开了月球。(航控台说：“你们可以起飞了。”奥尔德林说：“对！我们是这条航道上的一号机。”)返回轨道之后，他们就和呆在“哥伦比亚”里的柯林斯会合。柯林斯把两个飞行工具重新钩在一起。他们就从管道里爬过去和他呆在一起，“鹰”舱则被放走而飘入太空，最后将坠毁在月球上。
下午1点56分，柯林斯使“哥伦比亚”朝向地球，就发动引擎，使指挥舱摆脱了月球的引力。回程需要60个小时。那天晚上，宇航员们通过电视送到地球上来一幅摄自175000英里外的地球本身的照片。奥尔德林说：“坐在这里看着地球变得越来越大而月亮变得越来越小，这情景多美呵。”阿姆斯特朗说：“不管你航行到哪里，回家总是好事。”星期四，他们以每小时24602英里的速度航行，在太平洋上空57英里重新进入了地球的大气层。在这一阶段的最关键时刻，宇宙飞船的挡板被四千度的高温烤焦了。云把指挥舱包围起来，因此无线电联系中断了三分钟。
守候着的美国航空母舰“大黄蜂”号上的雷达已探测到正降落的“哥伦比亚”宇宙飞船在13。8英里外，在三个83英尺的橙色和白色的降落伞下疾降。指挥舱溅落在海面上，激起六英尺高的大浪，并倾翻了。指挥舱内三人努力把舷边的气袋充了气，就立即使它恢复了平衡。“大黄蜂”号上起飞的直升机在他们头顶盘旋，引导这只船开往目的地。尼克松总统在舰桥下挥动双筒望远镜。“大黄蜂”号舰上的乐队吹奏起了“哥伦比亚，你是海上明珠”，在整个美国和许多外国城市里，教堂钟声四起，气笛长鸣，汽车驾驶人都按响了车上的喇叭。
“阿波罗”11号登月舱第一次实现了人类登月亮的壮举。从“阿波罗”11-17号共载人登月7次，6次成功，每次送2名宇航员登上月球。其中13号在飞向月球途中出现故障，被迫取消计划。在这6次登月活动中，宇航员除了进行观测、照相、采样等例行活动外，还在月球上安放了各种试验仪器设备，如月震仪、磁强仪和太阳风能谱仪等。“阿波罗”14号登月舱带了特制的运输双轮车。15号带去一辆重209公斤的月行车，行驶3次，共计行程约26公里，并从飞船服务舱发射了一颗子卫星——月球子卫星1号。16号发射了月球子卫星2号。
“阿波罗”月球探测计划获得了大量有意义的新资料，详细地揭示了月球表面结构特性、月面物质的化学成分、光学和热力学物理特性，并探测了月球的重力、磁场和月震等。“阿波罗”计划为人类研究月球开创了新的阶段，是人类历史前所未有的壮举，实现了人类多年来的梦想。
