1969年7月16日，在各項準備工作完全成熟後，阿波羅11號載著阿姆斯特朗、奧爾德林和科林斯人類登月行動開始。在美國東海岸佛羅里達州卡納維拉爾角的肯尼迪宇宙飛行中心的發射場上，一支長達110米的巨型火箭點火起飛。
不明飛行物跟隨太空船
據英國《每日快報》23日報導，在火箭升空後的48小時裡，太空船安全飛行。但在第3天，奧爾德林和科林斯發現在太空船外大約6000英里的地方似乎有一個不明飛行物一直跟隨著太空船浮動，但它顯然並非是太空船拋棄的火箭艙。科林斯通過望遠鏡看見它，它呈L形狀。
與此同時，太空船內也出現了神秘閃光。奧爾德林回憶說，突然間看到一道閃光。我嚇了一跳，想到可能有東西進了太空船。尼爾也看到了，而且是上百次。這些閃光讓人擔心。在沒有空氣的太空裡，任何東西把太空船穿透都會造成災難。
奧爾德林向控制中心報告了這一情況，宇航員們被告知，那些是高速重粒子，能夠穿透太空船甚至人體。只有長期暴露在這種粒子下，人體才會出現損傷。阿波羅11號在重粒子不斷轟擊下繼續飛行。
奇怪的是，當飛行員睡了一覺醒來之後，太空船後面的神秘物體已經消失了。
關鍵時刻電腦死機
太空船進入環月軌道後，宇航員開始為太空船著陸月球做準備，就在這個關鍵時刻，太空船上的計算機突然死機，不斷顯示錯誤代碼。這一意外讓登月艙裡的宇航員驚得目瞪口呆。
奧爾德林回憶說，因為著陸雷達提供的信息超過了太空船計算機的承載量了，無論我們怎麼調整，計算機都不斷發出警告。慶幸的是，他們最終解決了這一問題。
引擎燃料嚴重不足15秒完成降落
登月繼續，但引擎的燃料嚴重不足。宇航員必須在15秒內登月，但在以往的訓練中，宇航員們通常需要至少10分鐘完成降落。宇航員決定立即降落，最終引擎熄火，登月艙安全著陸。
奧爾德林和阿姆斯特朗馬上穿上宇航服，準備開始創造歷史的月球漫步。在全世界的等待中，阿姆斯特朗爬出登月艙的氣閘式艙門後，從進出口緩慢地走下扶梯，他的左腳先放到月球表面，靜寂的月球塵土上第一次印上了人類的腳印。然後發表了著名的「個人一小步，人類一大步」演說。15分鐘後，奧爾德林也離開登月艙。
宇航員險些永留月球
完成了兩小時的月球行走後，宇航員在月球的塵埃裡發現了一個電路開關斷裂的一頭，這一發現令宇航員震驚不已。原來，在狹小的登月艙裡，宇航服刮斷了啟動引擎的極為關鍵的一個電路開關。沒有開關，他們將「永遠留在月球上」！
最終奧爾德林在登月艙內找到了圓珠筆，他成功地用筆接好電路，隨即啟動登月艙離開了月球。奧爾德林稱，他至今仍珍藏著挽救了他們生命的圓珠筆。
阿姆斯特朗和奧爾德林在月球，除安裝大量測試裝置外，還採集了23公斤月球岩石和土壤樣品，然後駕駛登月艙上升級返迴環月軌道與母船會合對接，飛向地球。
7月24日，「阿波羅11」號太空船指揮艙在太平洋夏威夷西南海面安全降落，圓滿完成了人類第一次載人登月飛行。此後，美國又相繼6次發射「阿波羅」號太空船，其中5次成功，共有12名宇航員登上月球。
美國航空局最新的計畫是，在未來10年內，將運送宇航員登上月球背面。
