Neil Armstrong
tanggal 6 Mei 1968, sekitar 100 kaki (30 m) di atas tanah, kendali Armstrong mulai menurun dan LLTV mulai belok. Ia melontarkan diri dengan selamat (analisis selanjutnya menyatakan bahwa apabila ia melontarkan diri 0.5 detik lagi, parasutnya takkan terbuka tepat waktu). Cedera yang dialaminya hanya akibat menggigit lidah sendiri. Meski ia hampir tewas, Armstrong
bersikeras bahwa tanpa LLRV dan LLTV, pendaratan bulannya tidak akan berhasil, dan mereka memberi pengalaman berharga kepada para komandan mengenai perilaku wahana pendaratan bulan.
Setelah Armstrong menjadi komandan cadangan "Apollo 8", Slayton menawarkan jabatan komandan "Apollo 11" pada 23 Desember 1968, saat "Apollo 8" mengorbit Bulan. Dalam pertemuan yang tidak dipublikasikan sampai penerbitan biografi Armstrong tahun 2005, Slayton memberitahunya bahwa meski rencana awak wahana menyebut Armstrong sebagai komandan, pilot modul bulan Buzz Aldrin dan pilot modul komando Michael Collins, ia menawarkan
kesempatan untuk mengganti Aldrin dengan Jim Lovell. Setelah berpikir seharian, Armstrong memberitahu Slayton ia akan tetap bersama Aldrin, karena tidak mengalami kesulitan bekerja dengannya dan mengira Lovell pantas mendapat tugas komandonya sendiri. Mengganti Aldrin dengan Lovell akan menjadikan Loevll Pilot Modul Bulan, secara tidak resmi anggota berpangkat terendah, dan Armstrong tidak dapat menempatkan Lovell, komandan "Gemini 12", pada jabatan awak nomor 3.
Pada pertemuan bulan Maret 1969 antara Slayton, George Low, Bob Gilruth, dan Chris Kraft menentukan bahwa Armstrong akan menjadi orang pertama di Bulan, terutama karena manajemen NASA memandang Armstrong sebagai sosok yang tidak berego besar. Sebuah konferensi pers digelar tanggal 14 April 1969 yang menampilkan rancangan kabin LM sebagai alasan Armstrong sebagai orang pertama; palka dibuka ke dalam dan ke, sehingga sulit bagi pilot modul
bulan, di sebelah, untuk keluar pertama. Slayton menambahkan, "Kedua, murni berdasarkan protokol, saya melihat komandan harus menjadi orang pertama yang keluar... Saya mengubahnya sesaat setelah mengetahui mereka punya garis waktu yang memperlihatkannya. Bob Gilruth menyetujui keputusanku." Pada pertemuan tersebut, keempat orang ini tidak tahu menahu perihal palka wahana. Informasi pertama tentang pertemuan di luar kelompok kecil ini muncul ketika Kraft menulis autobiografinya tahun 2001.
Pada tanggal 16 Juli 1969, Armstrong menerima sebuah bulan sabit terbuat dari stirofoam dari pimpinan pad, Guenter Wendt, yang menyebutnya sebagai kunci menuju Bulan. Sepulang dari sana, Armstrong memberi Wendt tiket "taksi luar angkasa" "bagus untuk bepergian antara dua planet".
Pada peluncuran "Apollo 11", denyutan jantung Armstrong mencapai 110 per menit. Ia menganggap tahap pertama adalah yang paling ribut- lebih ribut daripada peluncuran "Gemini 8" Titan II- dan Apollo CSM relatif lebih luas ketimbang kapsul Gemini. Kemampuan bergerak bebas ini diduga menjadi alasan mengapa tak satupun awak "Apollo 11" menderita mabuk luar angkasa, sementara anggota
awak-awak sebelumnya mabuk angkasa. Armstrong sangat senang, karena ia sudah biasa mengalami mabuk gerakan sejak kecil dan mengalami pusing setelah melakukan berbagai macam aerobatik.
Tugas "Apollo 11" adalah mendarat dengan selamat alih-alih mendarat pas di satu titik tertentu. Tiga menit setelah roket bulan turun, Armstrong mengetahui bahwa kawah-kawah berlalu dua detik terlalu cepat, yang berarti "Eagle" akan mendarat mendahului zona pendaratan yang direncanakan sejauh beberapa mil. Setelah radar pendaratan "Eagle" mencapai permukaan, sejumlah alarm kesalahan
komputer menyala. Pertama adala alarm kode 1202, dan bahkan dengan pelatihan yang ekstensif, baik Armstrong atau Aldrin tidak tahu apa maksud kode ini. Mereka sempat menerima pesan dari CAPCOM di Houston bahwa alarm tersebut bukan masalah; alarm 1202 dan 1201 diakibatkan oleh kelebihan tugas pada komputer modul bulan. Seperti kata Buzz Aldrin dalam dokumenter "In the Shadow of the Moon", keadaan kelebihan
tugas ini diakibatkan oleh pilihannya sendiri yang kontra daftar tugas untuk meninggalkan radar perapatan selama proses pendaratan, sehingga komputer perlu memproses data radar yang tidak perlu dan tidak punya cukup waktu untuk mengeksekusi semua tugas, dan mengabaikan tugas berprioritas rendah. Aldrin menyatakan bahwa ia melakukan hal tersebut dengan tujuan
memfasilitasi perapatan kembali dengan CM jika terjadi pembatalan, tanpa mengetahui akan terjadi kondisi kelebihan tugas.
Ketika Armstrong mengetahui mereka terbang menuju kawasan pendaratan yang ia anggap tidak aman, ia mengambil alih kendali manual LM, dan berusaha mencari daerah yang agak aman, lebih lama daripada yang diperkirakan, dan lebih lama daripada beberapa simulasi yang dilakukan. Karena itu, muncul kekhawatiran dari Mission Control bahwa LM terus kehabisan bahan bakar. Setelah mendarat, Aldrin
dan Armstrong percaya bahwa mereka punya bahan bakar untuk 40 detik selanjutnya, termasuk 20 detik yang harus dihemat andai terjadi pembatalan. Saat latihan, Armstrong mendaratkan LLTV dengan sisa bahan bakar 15 detik, dan ia juga yakin LM mampu bertahan jika dijatuhkan vertikal dari ketinggian jika perlu. Analisis pascamisi memperlihatkan bahwa saat mendarat, masih ada sisa pembakaran selama 45 sampai 50 detik.
Pendaratan di permukaan bulan terjadi pukul 20:17:39 UTC tanggal 20 Juli 1969. Ketika sebuah sensor yang terpasang dengan kaki Modul Bulan yang masih mengambang bersentuhan dengan bulan, lampu panel di dalam LM menyala dan Aldrin berkata, ""Contact light"". Saat LM mendarat di permukaan, Aldrin berkata, ""Okay. Engine stop"," dan Armstrong berkata, ""Shutdown"". Kata-kata pertama yang sengaja Armstrong lontarkan ke Mission Control
dan seluruh dunia dari permukaan bulan adalah, ""Houston, Tranquility Base here. The "Eagle" has landed"". Aldrin dan Armstrong merayakannya dengan jabat tangan dan tepuk bahu singkat sebelum kembali mengecek daftar tugas yang diperlukan untuk mempersiapkan modul bulan lepas landas dari Bulan andai terjadi keadaan darurat pada masa-masa awal berada di permukaan Bulan. Saat pendaratan kritis
tersebut, satu-satunya pesan dari Houston adalah ""30 seconds"", yang berarti jumlah bahan bakar tersisa. Ketika Armstrong mengkonfirmasi pendaratan, Houston merasa khawatir saat pendaratan manual tersebut dengan mengatakan, ""You got a bunch of guys about to turn blue. We're breathing again"."
Meski rencana penerbangan resmi NASA menyebutkan periode istirahat untuk awak sebelum aktivitas luar kendaraan (EVA), Armstrong meminta agar EVA dipindahkan lebih awal pada malam itu, waktu Houston. Setelah Armstrong dan Aldrin bersiap keluar, "Eagle" dibebaskan dari tekanan, palka dibuka dan Armstrong turun dari tangga duluan.
Di bawah tangga, Armstrong berkata, "Aku akan keluar dari LEM sekarang" (yang berarti Apollo Lunar Module). Ia kemudian berbalik dan memijakkan sepatu kirinya di permukaan pada pukul 2:56 UTC, 21 Juli 1969, dan mengucapkan kalimat terkenal, ""That's one small step for [a] man, one giant leap for mankind."" ("Satu langkah kecil bagi [seorang] manusia. Satu lompatan besar bagi umat manusia.")
Armstrong memutuskan melontarkan kalimat tersebut setelah berpikir sejak setelah peluncuran dan beberapa jam setelah pendaratan. Penyiarannya tidak memperdengarkan "a" sebelum "man", sehingga memunculkan kontradiksi frasa (karena "man" sinonim dengan "mankind"). NASA dan Armstrong bersikeras selama bertahun-tahun bahwa statis telah mengaburkan "a", ditambah Armstrong menyatakan bahwa ia tidak
akan membuat kesalahan seperti itu, tetapi setelah pemutaran rekaman berulang-ulang, Armstrong mengakui ia mungkin lupa menyebut "a". Armstrong kemudian berkata bahwa ia "berharap agar sejarah memberinya ampun karena melupakan suku kata tersebut dan paham bahwa memang sudah jalannya seperti itu, bahkan jika tidak dikatakan- meski bisa saja benar-benar dikatakan".