Аполлон 11 стал первым космическим аппаратом, доставившим человека на другое небесное тело. Нил Армстронг и Базз Олдрин  прилунились 20 июля 1969 года. Армстронг стал первым человеком, ступившим на Луну на следующий день. Это событие транслировалось в прямом эфире. Всего он провел около двух с половиной часов на поверхности Луны. Чуть меньше времени по ней гулял Олдрин. Миссия привезла на Землю 21.5 килограмм образцов лунного грунта. Третий член экипажа, Майкл Коллинз, был пилотом орбитального модуля, ожидая товарищей на орбите.

Запущенный 16 июля ракетой-носителем Сатурн 5, Аполлон 11 стал пятой пилотируемой миссией программы. Корабль имел три модуля. Командный модуль имел место для трех астронавтов и возвращался на Землю. Сервисный модуль снабжал командный энергией, кислородом, отвечал за маневры. Наконец, лунный модуль предназначался для посадки на Луну. Путешествие от орбиты около Земли до орбиты вокруг Луны заняло три дня. После этого Армстронг и Олдрин перешли в лунный модуль и сели в Море Спокойствия. Всего они провели на поверхности 21.5 часов. Поднявшись на орбиту в верхней части лунного модуля и присоединившись к Коллинзу, они отправились к Земле и успешно приводнились в Тихом океане 24 июля. США наконец сказали свое веское слово в космической гонке.

Запуск произошел в 9:32 местного времени со стартовой площадки 39А Космического центра Кеннеди. Через 12 минут ракета вышла на расчетную орбиту. Через полтора витка третья ступень поместила аппарат на орбиту перелета к Луне. Примерно через 30 минут последняя ступень отделилась. 20 июля лунный модуль отделился от командного. Перед началом спуска лунный модуль Орел сделал оборот вокруг командного Коламбии чтобы Коллинз визуально проверил его. Начав спуск, Армстронг и Олдрин заметили, что проходят мимо реперных точек на поверхности на 4 секунды раньше. Бортовой компьютер начал выдавать ошибки с кодами 1202 и 1201.

В Центре управления в Хьюстоне, однако, решили, что это не представляет опасности для миссии. Бортовой компьютер оказался неспособен справиться со всей поступающей информацией и откладывал обработку некоторых данных. Из-за ошибки в программировании компьютер начал получать данные с радара, использующегося при стыковке. Это увеличило поток данных на 15%. Однако программное обеспечение было достаточно глубоко продумано и компьютер сосредоточился на главной задаче – снижении. Тем не менее, астронавтам пришлось частично взять управление в свои руки и выбрать подходящее место посадки. Армстронг находился на пультом управления, тогда как Олдрин снабжал его данными о высоте и скорости. При посадке у корабля оставалось топлива на 25 секунд полета. Система оповещения о расходе топлива сработала раньше времени из-за разбалтывания топлива в баках, при котором датчик оказывался вне жидкости время от времени. В следующих полетах на лунных модулях был больший запас топлива.

План полета подразумевал пятичасовой сон после посадки, однако Армстронг и Олдрин решили, что волнение посадки не даст им заснуть и начали подготовку к выходу на поверхность. Окна лунного модуля давали им около 60 градусов обзора, из которых надо было выбрать место для водружения флага США и установки научной аппаратуры. В 02:39 по Всемирному координированному времени Армстронг открыл люк и в 02:51 начал спуск. При выходе из модуля у Армстронга возникли проблемы: изменение люка на меньший не сопровождалось уменьшением скафандра. Эта проблема преследовала все экспедиции Аполлон. Спускаясь по лестнице, Армстронг включил одну из внешних камер. В 02:56:15 он коснулся поверхности Луны. Камера лунного модуля не могла использоваться для прямой передачи сигнала по телевидению, поэтому пришлось передавать съемку с монитора. Именно эта передача сохранилась, тогда как исходная запись камеры лунного модуля была утеряна при работе с магнитной лентой. Свою знаменитую фразу Армстронг сказал через 6.5 часов после посадки.

Через семь минут после начала выхода Армстронг собрал образцы грунта и положил их в карман – на случай, если экстренная ситуация не даст закончить работу и собрать образцы с помощью оборудования. Он также снял лунный модуль снаружи с помощью его отсоединенной камеры, чтобы можно было оценить состояние модуля после посадки. Передвижение на Луне не составило проблем для обоих астронавтов. Они быстро разобрали, что удобнее всего передвигаться короткими прыжками, рассчитывая несколько штук вперед. Тем не менее, большая часть работ на поверхности продолжалась дольше, чем планировалось, но Центр управления продлил время выхода на 15 минут.

На поверхности Луны были установлены сейсмограф и лазерный ретрорефлектор, который до сих пор применяется для измерения расстояния до Луны. После возвращения в лунный модуль оба астронавта легли спать и были разбужены через семь часов Центром управления. Подъем на орбиту начался в 17:54. Американский флаг, который астронавты установили на Луне, был опрокинут выхлопными газами. Все следующие миссии устанавливали его на расстоянии не менее 30 метров от модуля. После прибытия на орбиту лунный модуль был отделен. Он упал на Луну в течение нескольких месяцев. Поскольку за модулем не велось наблюдение, место паления неизвестно. Гравитационное поле Луны достаточно неравномерно, чтобы место падения нельзя было предсказать.

Астронавты вернулись домой 24 июля. Они приводнились в 2660 километрах к западу от острова Уэйк и в 24 километрах от корабля, который должен был их подобрать – авианосца Хорнет. Модуль приводнился вверх ногами, но в течение 10 минут стабилизирован в правильном положении. Водолазы снабдили астронавтов костюмами химзащиты, так как существовала мизерная опасность, что они принесли с Луны ее микробы. На борту авианосца была приготовлена карантинная комната. Астронавты провели в карантине 21 день. Та же участь ждала еще две экспедиции, пока не стало ясно, что на Луне нет жизни.