نيل آرمسترونغ في السادس والعشرين من يناير عام 1949 تم استدعاء ارمسترونغ Armstrong من قبل القوات البحرية الأمريكية U.S Navy للحضور إلى المحطة الجوية البحرية بمدينة بنساكولا بولاية فلوريدا Naval Air Station Pensacola. وذلك للتدريب على الطيران وقد كان يبلغ من العمر 18 عاما. استغرقت فترة التدريب 18 شهرا أصبح خلالها طيارا جويا مؤهلا للهبوط على متن حاملتي الطائرات يو اس اس كابوت USS Cabot ويو اس اس رايت USS wright. في السادس عشر من شهر أغسطس عام 1950 وبعد أسبوعين من عيد ميلاده العشرين وصل خطاب من البحرية يفيد بقبول ارمسترونغ كطيار بحري مؤهل. Naval Aviator 
كانت مهمته الأولى الخدمة في السرب السابع لأسطول الطيران التابع للمحطة الجوية البحرية بمدينة سان دييغو في ولاية كاليفونيا NAS San Diego (والمعروف أيضا ب NAS North Island). بعد شهرين تم تعيينه ضمن السرب المقاتل 51 (Fighter Squadron 51) المعروف ب (في اف-51 VF-51) وهو سرب للطائرات المقاتلة النفاثة. وقام بأول طيران له على متن طائرة نفاثة (اف 9 اف 2بي بانثر F9F-2B Panther) في الخامس من يناير 1951. في يونيو من نفس العام قام ارمسترونغ بأول هبوط بطائرة نفاثة على متن حاملة الطائرات يو اس اس ايسكس USS Essex وفي نفس الأسبوع تمت ترقيته من رتبة ضابط بحري Midshipman إلى رتبة حامل الراية Ensign. بنهاية العام كانت حاملة الطائرات تبحر متجهة نحو كوريا وعلى متنها كتيبة السرب المقاتل في اف-51 (VF-51) للقيام بمهام الطيران الجوي الحربي نحو الأهداف الأرضية.
بداية ارمسترونغ مع المعارك المسلحة كانت في التاسع والعشرين من أغسطس عام 1951 خلال الحرب الكورية وذلك عندما حلق كمرافق على طائرة استطلاع جوي بغرض التصوير فوق مدينة سونغجن Songjin.. بعد 5 أيام وتحديدا في الثالث من سبتمبر حلق ارمسترونغ على متن طائرة استطلاع مسلحة فوق منشآت النقل والتخزين الرئيسية جنوب قرية ماجون-ني Majon-ni غرب وانسن Wonsan. خلال قيامه بمهمة قصف منخفض المدى على حوالي 560 كم/س (350 ميل/س) تعرضت طائرته ال F9F Panther إلى إصابة بصاروخ مضاد للطائرات. ثم اصطدم بعامود عند محاولته لإستعادة السيطرة على الطائرة على ارتفاع 6 متر (20 قدم), مما أدى إلى إنشطارها على بعد متر واحد (3 أقدام) من جناح الطائرة الأيمن. تمكن ارمسترونغ من العودة بالطائرة إلى الأراضي الحليفة ولكن بسبب فقدانه لجنيح الطائرة Aileron كان خياره الوحيد للنجاة هو استخدام طريقة قذف المقعد من الطائرة. فقرر أن يحلق بالطائرة حتى وصل إلى مهبط بالقرب من بوهانج Pohang حتى يسهل عليه أن يقفز في الماء ثم ينتظر المساعدة من هليكوبتر القوات البحرية. ولكن مقعد القذف تراجع به إلى اليابسة عند انطلاقه. لم يُعرف ماحدث لبقايا الطائرة النفاثة رقم F9F-2 125122 بينما تمكن أحد زملاء ارومسترونغ في مدرسة الطيران من إنقاذه والعودة به.
قام ارمسترونغ بثمانية وسبعين مهمة جوية في كوريا بما يعادل 121 ساعة طيران جوي معظمها حدثت في يناير عام 1952. حصل على الميدالية الجوية (Air Medal) لخوضه 20 مهمة قتالية وحصل على النجمة الذهبية (Gold Star) لخوضه 20 مهمة قتالية أخرى. تقلد وسام الخدمة الكورية Korean Service Medal ونجمة المشاركة Engagement Star.. ترك ارمسترونغ البحرية في 23 أغسطس 1952 وكان عمره آنذاك 22 عاما وأصبح ملازم برتبة مبتدئ Lieutenant, Junior Grade في احتياطي البحرية الأمريكية U.S. Naval Reserve. ظل هناك لحوالي 8 سنوات ثم استقال في الحادي والعشرين من أكتوبر عام 1960. 
كونه طيار باحث قام ارمسترونغ بالخدمة كطيار تجريبي على متن كلا من : اف100 سوبر سابر F-100 Super Sabre بنوعيها A و C، اف101 فودو F-101 Voodoo, اف104 ايه ستارفايتر F-104A Starfighter من شركة لوكهيد Lockheed. أيضا قام بالطيران بطائرات بيل اكس 1بي Bell X-1B, بيل اكس 5 Bell X-5, نورث أميركان اكس 15 North American X-15, اف 105 ثاندرتشيف F-105 Thunderchief, اف 106 دلتا دارت F-106 Delta Dart, بي 47 ستراتوجت B-47 Stratojet, كي سي 135 ستراتوتانكر, كما كان واحد من ثمانية من نخبة الطيارين الذين اشتركوا في برنامج ناسا للبحوثparaglider research vehicle program (Paresev)..