США не преследовали исследовательских задач в этой экспедиции, цель ее была проста – совершить посадку на спутнике Земли и успешно вернуться.
Корабль состоял из лунного модуля и командного, остававшегося в ходе миссии на орбите. Таким образом, из трех астронавтов побывали на Луне только двое – Армстронг и Олдрин. Им предстояло прилуниться, собрать образцы лунного грунта, сфотографироваться на Луне и установить несколько приборов.
Однако главной идеологической составляющей путешествия все-таки стало водружение на Луне американского флага и проведение сеанса видеосвязи с Землей.
Отправка астронавтов проходила с известной помпой – за запуском наблюдали президент США Ричард Никсон и ученый-создатель германской ракетной техники Герман Оберт. На самом космодроме и смонтированных смотровых площадках за стартом наблюдали в общей сложности около миллиона человек, а телетрансляцию, по заявлениям американцев, смотрели во всем мире более миллиарда человек.
"Аполлон-11" стартовал к луне 16 июля 1969 года в 13 часов 32 минуты по Гринвичу и вышел на лунную орбиту через 76 часов. Командный и лунный модули были расстыкованы примерно через 100 часов после старта.
Несмотря на то, что НАСА предполагало посадку на поверхность Луны в автоматическом режиме, Армстронг, как командир экспедиции, принял решение сажать лунный модуль в полуавтоматическом режиме. Свое решение он мотивировал словами: "Автоматика не знает, как выбирать посадочные площадки".
Лунный модуль прилунился в Морю Спокойствия 20 июля в 20 часов 17 минут 42 секунды по Гринвичу. Как пишут историки НАСА, в момент посадки Армстронг передал: "Хьюстон, говорит База Спокойствия. "Орел" (эмблемой миссии был орел) сел". Специалист миссии Чарльз Дьюк ответил: "Понял вас, Спокойствие. Вы прилунились. Мы тут все посинели. Теперь мы снова дышим. Спасибо огромное!".
Перед тем как ступить на поверхность спутника Земли, астронавты проверили бортовые системы и произвели имитацию старта с Луны.
Армстронг спустился на поверхность Луны 21 июля 1969 года в 02 часа 56 минут 20 секунд по Гринвичу. Камера, установленная снаружи модуля, транслировала выход Армстронга на поверхность Луны.
Через 15 минут на Луну вышел и Олдрин, который запомнился тем, что сразу же начал опробовать различные способы передвижения по поверхности.
Астронавты собрали необходимое количество материалов, разместили приборы и установили телевизионную камеру. После этого они в поле зрения камеры установили американский флаг – как известно, конгресс отверг предложение НАСА установить на Луне флаг ООН, – и провели сеанс связи с президентом Никсоном.
Астронавты оставили на Луне памятную табличку со словами: "Здесь люди с планеты Земля впервые ступили на Луну. Июль 1969 года новой эры. Мы пришли с миром от имени всего Человечества".
Олдрин пробыл на Луне около полутора часов, Армстронг – два часа 10 минут. На 125-м часу миссии и 22-м часу пребывания на Луне, лунный модуль стартовал с поверхности единственного спутника Земли.
Экипаж приводнился на Земле примерно через 195 часов после начала миссии, вскоре астронавты были подобраны подоспевшим авианосцем.
После карантина и отпуска 13 августа 1969 года были организованы торжественные встречи астронавтов в Нью-Йорке, Чикаго и Лос-Анжелесе.