Jabarkan Operasi permukaan Bulan dari Apollo 11

Persiapan Neil Armstrong dan Buzz Aldrin dimulai pukul 23.43. Ini membutuhkan waktu lebih lama dari yang diharapkan; tiga setengah jam, bukannya dua jam sebagaimana direncanakan. Saat pelatihan di Bumi, semua yang diperlukan telah ditata dengan rapi di hadapan mereka, tetapi di Bulan kabin berisi sejumlah besar barang-barang lainnya, seperti daftar periksa, paket makanan, dan perlengkapan. Enam jam tiga puluh sembilan menit setelah mendarat, Armstrong dan Aldrin siap untuk keluar dari wahana, dan tekanan Eagle dikurangi.

Palka Eagle dibuka pukul 02.39.33. Armstrong awalnya mengalami kesulitan melewati lubang palka mengenakan sistem pendukung kehidupan portabelnya (PLSS). Detak jantung tertinggi para astronaut Apollo yang tercatat terjadi semasa keluar dan masuk LM. Pukul 02.51, Armstrong mulai turun ke permukaan Bulan. Unit kendali jarak jauh yang terpasang di dadanya mencegahnya untuk melihat kakinya. Setelah turun sejauh sembilan anak tangga, Armstrong menarik cincin-D untuk mengeluarkan unit penyimpanan peralatan modular (MESA) yang terdapat di samping Eagle dan mengaktifkan kamera TV.

Apollo 11 menggunakan televisi pemindaian lambat yang tidak kompatibel dengan penyiaran TV, sehingga harus ditampilkan pada monitor khusus, dan kamera TV konvensional menyorot monitor ini, secara signifikan memperburuk kualitas gambar. Sinyal diterima di Goldstone di Amerika Serikat; sinyal dengan fidelitas yang lebih baik diterima oleh Honeysuckle Creek Tracking Station di Canberra, Australia. Beberapa menit kemudian, umpan dialihkan ke teleskop radio Parkes yang lebih tanggap di Australia. Meskipun terdapat beberapa gangguan teknis dan cuaca, gambar buram hitam putih EVA Bulan berhasil diterima dan disiarkan kepada kurang lebih 600 juta warga Bumi. Salinan video ini dalam format siaran disimpan dan tersedia secara luas, tetapi rekaman asli permukaan Bulan kemungkinan hancur akibat digunakan kembali oleh NASA secara rutin.

Saat berada di tangga, Armstrong meletakkan sebuah plakat yang dipasang di bagian bawah LM yang memuat dua gambar Bumi (Belahan Barat dan Timur), sebuah prasasti, dan tanda tangan para astronaut dan Presiden Nixon. Prasasti tersebut berbunyi:

Atas permintaan pemerintah Nixon untuk menambahkan referensi mengenai Tuhan, NASA sengaja tidak menuliskan tanggal agar bisa menambahkan A.D (Masehi, M), yang merupakan singkatan dari Anno Domini, "tahun Tuhan kita".

Setelah memaparkan bahwa debu permukaan "sangat halus" dan "hampir menyerupai bubuk", pada pukul 02.56.15, enam setengah jam setelah mendarat, Armstrong menjejakkan kaki di permukaan Bulan dan menyatakan:

Armstrong bermaksud mengatakan "That's one small step for a man" ("Satu langkah kecil bagi seorang manusia"), tetapi kata "a" (seorang) tidak terdengar dalam transmisi, dan oleh sebab itu tidak dilaporkan oleh kebanyakan pengamat siaran langsung. Saat ditanyai mengenai kutipannya, Armstrong menjelaskan bahwa ia yakin telah mengatakan "for a man", dan versi cetak kutipan tersebut kemudian menyertakan "a" dalam tanda kurung. Salah satu penjelasan terkait hal ini adalah karena aksen Armstrong yang menyebabkan ia mengucapkan kata "for" dan "a" secara bersamaan; penjelasan lainnya adalah sifat intermiten tautan audio dan video ke Bumi, terutama akibat badai di sekitar Parkes Observatory. Analisis digital terbaru mengenai rekaman tersebut menunjukkan bahwa kata "a" mungkin telah diucapkan tetapi dikaburkan secara statis.

Kira-kira tujuh menit setelah melangkah ke permukaan Bulan, Armstrong mengumpulkan sampel tanah Bulan menggunakan tas sampel. Ia kemudian melipat tas tersebut dan memasukkannya ke dalam kantong di paha kanannya. Hal ini dilakukan untuk berjaga-jaga jika terjadi keadaan darurat yang mengharuskan para astronaut meninggalkan EVA dan kembali ke LM, maka akan ada sampel tanah Bulan yang dibawa pulang ke Bumi. Setelah mengumpulkan sampel selama dua belas menit, ia mencopot kamera TV dari MESA dan melakukan sapuan panorama, lalu memasangnya pada tripod. Sebagian kabel kamera TV masih melingkar dan berisiko tersandung. Fotografi dilakukan menggunakan kamera Hasselblad yang dapat dioperasikan dengan tangan atau dipasang pada baju antariksa Apollo Armstrong. Aldrin bergabung dengan Armstrong di permukaan Bulan. Ia menggambarkan pemandangan Bulan dengan kalimat sederhana: "Luar biasa tandus."

Menurut Armstrong, ia bergerak dalam gravitasi Bulan, seperenam gravitasi Bumi, "bahkan lebih mudah daripada simulasi ... Sama sekali tidak ada kesulitan untuk berjalan." Aldrin bergabung dengannya dan menguji metode untuk bergerak di permukaan Bulan, termasuk melakukan lompatan kanguru. Ransel PLSS bisa menyebabkan para astronaut berjalan mundur, tetapi untungnya para astronaut bisa menjaga keseimbangan. Berlari kecil menjadi gaya gerakan yang disukai. Para astronaut menyatakan mereka akan bergerak enam atau tujuh langkah ke depan. Tanah Bulan yang halus lumayan licin. Aldrin berkomentar bahwa bergerak dari sinar matahari ke arah bayangan Eagle tidak menghasilkan perubahan suhu di dalam baju antariksa, tetapi helm menjadi lebih hangat di bawah sinar matahari, jadi ia merasa lebih dingin berada di bayangan Eagle. Perlengkapan MESA tidak begitu berguna dan agak memperlambat pekerjaan para astronaut.

Para astronaut menancapkan Lunar Flag Assembly yang mengibarkan bendera Amerika Serikat di permukaan Bulan, di hadapan kamera TV. Aldrin mengenang, "Dari semua pekerjaan yang harus saya lakukan di Bulan, pekerjaan yang paling ingin saya lakukan adalah mengibarkan bendera." Tetapi para astronaut kesulitan untuk menancapkan tiang bendera di tanah Bulan yang keras, hanya bisa menanam tiang bendera sedalam 5 cm di permukaan Bulan. Aldrin cemas tiang tersebut akan tumbang di depan pemirsa TV. Tetapi ia tetap bisa memberi "hormat bendera yang tegas". Sebelum Aldrin mengambil foto Armstrong di samping bendera, Presiden Richard Nixon berbicara kepada mereka melalui transmisi radio telepon, yang disebut Nixon sebagai "panggilan telepon paling bersejarah yang pernah dilakukan dari Gedung Putih." Nixon awalnya berencana berpidato panjang lebar yang akan dibacakannya ketika panggilan telepon berlangsung, tetapi Frank Borman, yang berada di Gedung Putih sebagai perwakilan NASA, meyakinkan Nixon untuk mempersingkat pidatonya.

Mereka menggunakan EASEP, yang mencakup paket eksperimen seismik pasif yang digunakan untuk mengukur gempa Bulan dan larik retroreflektor untuk eksperimen rentang laser Bulan. Kemudian Armstrong berjalan sejauh  dari LM untuk mengambil foto di tepi Kawah Little West, sedangkan Aldrin mengumpulkan dua sampel inti. Ia menggunakan palu geologi untuk menumbuk tabung, tetapi tidak mampu menembus kedalaman lebih dari . Para astronaut kemudian mengumpulkan sampel batuan menggunakan sendok dan penjepit bergagang. Kegiatan di permukaan Bulan membutuhkan waktu lebih lama dari yang diperkirakan, sehingga mereka harus berhenti mendokumentasikan pengumpulan sampel di tengah kegiatan. Aldrin menyekop  tanah Bulan ke dalam kotak dan mengemasnya dengan rapat. Dua jenis batuan ditemukan dalam sampel geologi yang mereka bawa: basal dan breksi. Tiga mineral baru ditemukan dalam sampel batuan yang dikumpulkan oleh para astronaut: armalcolite, tranquillityite, dan pyroxferroite. Armalcolite dinamai menurut Armstrong, Aldrin, dan Collins. Kesemua mineral ini kelak juga ditemukan di Bumi.

Mission Control menggunakan frasa sandi untuk memperingatkan Armstrong bahwa tingkat metabolismenya tinggi, dan gerakannya harus diperlambat. Armstrong bergerak terlalu cepat dalam bertugas karena takut kehabisan waktu. Karena laju metabolisme para astronaut umumnya masih lebih rendah saat bergerak, Mission Control memberikan perpanjangan waktu 15 menit kepada para astronaut. Dalam wawancara tahun 2010, Armstrong menjelaskan bahwa NASA membatasi waktu dan jarak berjalan di Bulan karena tidak ada bukti empiris mengenai berapa banyak air yang dibutuhkan oleh ransel PLSS para astronaut untuk menangani pembangkitan panas tubuh mereka saat bekerja di Bulan.