Mise Apolla 11 odstartovala z Kennedyho vesmírného střediska 16. července 1969. Po jednom a půl obletu Země se velitelský a servisní modul oddělený od posledního stupně nosné rakety Saturn V úspěšně spojil s lunárním modulem a spolu se vydali na cestu k Měsíci. 20. července nad odvrácenou stranou Měsíce Michael Collins z velitelského modulu Columbia důkladně zkontroloval lunární modul Eagle, který se jen krátce předtím oddělil a otáčel se před velitelským modulem. Zanedlouho Armstrong a Aldrin zažehli motory lunárního modulu a začali svůj sestup na povrch.
Brzy však zpozorovali, že motory byly v činnosti déle a Eagle byl o čtyři sekundy před plánovanou trasou a přistával na kilometry daleko od původně plánovaného místa. Navigační a řídící počítač hlásily hned několik poplachů způsobených vychýlením z plánované trasy. To přinutilo posádku kontrolovat řízení modulu. V řídícím středisku NASA mladý operátor Steve Bales oznámil řediteli letu, že přes poplachy je bezpečné pokračovat v sestupu. Poplachy, které generoval program lunárního modulu, signalizovaly, že počítač není schopen dokončit výpočty ve vyhrazeném čase („executive overflows“). Jak se později zjistilo, příčinou bylo, že počítač strávil neplánovaný čas obsluhou potkávacího radaru, který se během sestupu nepoužíval. Steve Bales za svoje „pokračujeme“ v napjaté chvíli sestupu obdržel Medaili svobody (Medal of Freedom).
Přistání na Měsíci
Hned jak posádka mohla obrátit svou pozornost zpět k výhledu ven, kosmonauti viděli, že počítač je vede přímo na místo plné velkých kamenů v okolí velkého kráteru. Armstrong převzal ruční řízení nad lunárním modulem a navedl ho na přistání v 20:17 UTC s méně jak 30 sekundovou palivovou rezervou. Za první slova z povrchu Měsíce se všeobecně považují slova Neila Armstronga „Houston, tady je základna Tranquility. Orel přistál!“, ačkoliv fakticky to byly Aldrinova slova „Hladké přistání“ ( anglicky „Contact Light“), které vyslovil po té, co se nohy lunárního modulu dotkly povrchu Měsíce.
Malý krůček pro člověka…
21. července ve 2:56 UTC, šest a půl hodiny po přistání, Armstrong uskutečnil svůj sestup na povrch Měsíce a přednesl památnou větu malý krůček pro člověka velký skok pro lidstvo“.
