轉第三周時，在月球軌道上播放了第一次電視廣播。電視清楚地映出了沿下降航線拍攝的月球情況。
近月點101公裏,遠月點120公裏，這幾乎成了圓形軌道。修正軌道以後，阿波羅11號還要繞月球整整轉一天。在這段時間裏，要抓緊做完登月的一切準備工作：詳細檢查登月艙、試驗與地麵和母船聯係的通訊裝置、詳細調查登月點和到達那裏的路程等等。
換乘登月艙的試驗從發射後81小時一上午7時32分開始,一直到10時。這時,登月艙上的阿姆斯特朗、奧爾德林二位宇航員開始用登月艙內的無線電與休斯敦通話。這時的呼叫是“我是鷹”,而不是“我是阿波羅”了。從飛行前就把登月艙稱為“鷹”,把母船稱為“哥倫比亞”(美利堅合眾國的別名〉。
阿波羅11號已繞月飛行12周。
指令長阿姆斯特朗和宇航員奧爾德林已換乘登月艙，哥倫比亞和鷹之間的艙口已經緊緊關上。
還有1小時30分，鷹和哥倫比亞就要分離。所有裝置運轉正常。阿波羅11號正飛行在預定降落點“靜海”上空。它再一次飛回時，哥倫比亞和鷹就會分離而各自飛行。哥倫比亞上的字航員考林斯和鷹上的二個人用無線電話
7月31日淩晨2時3分，休斯教傳來一切順利，進行分離的命令，哥倫比亞和鷹飛到月球背麵。淩晨2時51分，重新幵始通話。11分鍾，即淩晨2時40分，哥倫比亞和鷹分離。為預防萬一，它們稍稍拉開距離，保持隨時都可以對接的狀態飛行著。
淩晨3時11分，分離約30分鍾後，服務艙發動機開始逆向噴射。哥倫比亞稍微減低速度，進入鷹內側的軌道漸漸飛遠。
大約再過1個小時，正好轉到半圏時，為了接近月麵，必須啟動下降發動機。但啟動時位置仍在月球背麵，地麵發來的指令電波無法達到，隻能靠船載計算機控製。究竟能不能把所有的工作都交給鷹的自動操作裝置？休斯敦控製中心根據鷹和哥倫比亞用遙測儀得出的數據迅速地做出結論。
就這樣，7月21日晨3時55分，休斯敦和阿波羅之間的通話中斷，地麵指揮中心及全世界電視觀眾和廣播聽眾都捏了一把汗。按原計劃，在聯係中斷後約8分鍾（晨4時零3分),下降發動機即應啟動。於是,下降發動機在高度約106公裏處，向月球水平方向逆向噴射。此時，鷹的繞月飛行速度約每秒1。6公裏。照這個速度，隻能沿著遠月點118公裏的略似圓形軌道飛行。這次噴射正是為了把略似圓形軌道變成橢圓形，使近月點達到離預定降落點很近的地方。下降發動機逆向噴射，噴氣速度會減低繞月飛行速度，月球的引力作用增大，鷹的高度降低，並繼續繞月飛行。當髙度降到接近月麵的最低處時，鷹也恰巧到達從減速起轉了半圈的地方，阿波羅11號就是這樣噴射下降發動機，使軌道變成近月點約15公裏，遠月點約102公裏的橢圓形軌道，然後再減速飛行的。進入這種軌道後，即使萬一上升發動機出了故障，任它自由飛去，也會回到起初減速的地方。母船哥倫比亞在那裏的等待軌道上飛行，以便隨時同鷹對接，救出宇航員。作為降落的第一階段，鷹首先進入這個安全軌道——降落軌道。阿波羅11號的鷹噴射下降發動減速的做法同10號完全一致。
這時，鷹已飛行在預先計算好的軌道上。地麵指揮中心得知，還有24分鍾就要著陸和飛行情況良好，如釋重負，非常髙興。鷹的船載計算機和地麵指揮中心的計算機都在匆忙地計算著。為了讓鷹以最正確的姿勢飛向準確的方向，還要進行細微的調節。
休斯敦通話說，還有12分鍾就要啟動下降發動機，實行最後降落。鷹仍在近月點14.8公裏的橢圓形軌道上逐步降低髙度。休斯敦和鷹之間的聯係突然頻繁起來。為了防備萬一發生事故，改變計劃製導裝置的計算機裏也送進了必要的數據。著陸製導裝置一且判斷出不能著陸，開關馬上自動向這個改變計劃製導裝置轉換。駕駛員奧爾德林不斷地向指令長阿姆斯特朗報告這兩個計算機的指示，同時也用無線電向休斯敦報告。
從休斯敦傳來了啟動下降發動機的命令。鷹的高度更低了，馬上就到達近月點。髙度15公裏。到達離預定著陸點480公裏時，開始噴射下降發動機。如果這時不減速，就會重新上升到遠月點111公裏處。此後必須讓下降發動機、小型製動發動機和著陸精密調節發動機準確地工作，不然就很危險。最嚴峻的時刻來到了。這些複雜的操縱都要按照計算機的命令自動進行，對地麵來說也好，對鷹的兩位宇航員來說，這時都是最緊張的時刻。如果下降的速度過快，就會猛撞月麵。由於月麵重力集中現象——月球重力集中在某些區域，鷹在下降時會出現顛簸。指令長阿姆斯特朗全神貫注地注視著從三角窗外飛掠而過的月麵。奧爾德林不停地髙聲呼叫著計算機指示盤上的數字，匆忙地檢査著其他裝罝。在休斯敦，指揮中心的全體人員都有些坐不住了。他們抑製著內心的緊張，不斷地核實飛行情況，發出必要的命令。
就在這時，鷹艙內發生了一件驚人的大事。當高度9,000米時,計算機警報燈亮了。警報燈是顯示計算機故障的。警報燈一亮，指示盤上就會出現表示故障的數字符號。但是，這時在指示盤上沒有出現數字。顯然，這種故障是沒有預想到的。在高度從9，000米降到1,900米的幾分鍾內，阿姆斯特朗和奧爾德林竭力想研究出處理方法，拚命地查找原因，根本沒有時間顧及窗外。他們凝視著計算機和儀表刻度，以備萬一。到了必須決定是否改變計劃上升的關鍵時刻，休斯敦的指令官中有人已經麵如土色。尤其是製造這套裝置的電子計算機廠家的技術人員，更是如坐針氈、坐立不安地向上帝祈禱著。這時，休斯敦的指令官立刻判斷出計算機在超負荷運轉。很可能因為，硬是讓計算機計箅那些不能計算的東西造成的。因此，休斯敦命令鷹艙內的宇航員不要什麼都問計算機，應限於計算機能夠自動計箅的範圍內。於是計算機的警報燈熄滅，危險總算排除了。後來才知道，他們除了打開著陸雷達外，為了和母船保持聯係，同時還打開了會合、對接雷達，這個數據成了計箅機的沉重負擔。
好險啊，幾乎發生一場事故。從無線電話裏傳來宇航員們“沉著、沉著”的互相鼓勵的話語，實際上就是在這千鈞一發的緊急關頭喊出來的。熬過危急關頭的鷹已降到3，000米。 飛過這個高度後，一直以噴射口向前飛行的鷹，為了著陸，噴射口就要慢慢向下轉。在高度2，804米,到達著陸點的水平距離9，650米時，垂直角度為41度,900米時為33度，150米時為10度。就達樣，逐漸變成垂直著陸姿勢。
人類的月球第一步
原來的計劃是著陸以後在艙內檢查裝置約2小時，然後，在35分鍾內吃完月球第一餐，睡眠休息4小時之後用餐1小時,做2小時的出艙準備工作，再下到月麵上去。也就是，在著陸9小時39分後打開艙口。但他們不吃、不睡、不休息，結果提前5小時開艙。全世界的電視台,為了提前廣播時間，亂成一片。
時間過得飛快。阿姆斯特朗和奧爾德林在鷹艙內密切配合，做著出艙的準備工作。月麵宇宙服是否正常？維持生命裝置是否能送氧氣和冷卻水？二氧化碳吸收裝置是不是沒有 問題？尤其是在這不傳音的月麵上談話使用的無線電話有無故障？在維持生命裝罝發生故障時換用的救生氧氣瓶情況怎麼樣？…… 要做數不勝數的試驗。無論哪一項發生故障，在月球上都會產生不可挽回的悲劇。
上午11時39分，艙門打開了！首先，指令長阿姆斯特朗在宇航員奧爾德林幫助下，倒著鑽出艙口。一出艙口就是舷梯的最上端，這是一個稍寬敞點的門廊。上午11時51分,阿姆斯特朗站在這個門廊上。這時，艙內的奧爾德林遵照休斯敦的命令，正在準備電視錄相機和照相機以及16亳米攝影機。
這時，映出了阿姆斯特朗正在小心翼翼地走下扶梯的畫麵。
電視裏，漆黑的太空和白光閃閃的月麵映在畫麵上半部。從左側往下是鷹的黑影。以這黑影為背景，阿姆斯特朗穿著白色宇宙服，從幽黑的扶梯一級一級走下來的。
阿姆斯特朗指令長首先在著陸支腳底盤上並攏雙腿站著，兩手抓著扶梯。然後，若有所思地向月麵邁出了左腿，輕輕地用穿著月麵靴的腳蹭蹭月麵。接著，他使勁踩了一下，既不滑也不下陷。幹是，右腳也邁到月麵上，從扶梯上稍稍鬆開兩手。電視觀眾凝視著模糊不清的畫麵，不放過阿姆斯特朗的一舉一動。在這隻有地球上的六分之一重量的月球上，人能站得住嗎？能走得動嗎？從擴音器裏傳來阿姆斯特朗指令長在月麵發出的第一聲：
“這對一個人來說隻不過是個小小的一步，可是對人類來講卻是一個巨大的飛躍。”
是的，的確如此。人類在地球上誕生後，幾十萬年來一直向往到那髙髙掛在太空的月珎上去瀏覽一番。經過許許多多有智慧的學者的長期研究，人類知道了月亮是圍著地球轉的一顆衛星。可是，毎當人們了解到一個新的事物之後，總想知道得更加詳細。1969年7月21日上午11時56分20秒，人類第一次第一次在地球以外的天體一一月球上踏上了足跡，這一步是小小的一步，到達月球的隻有兩個人。可是，這並不隻是他們兩個人的經曆，是躍過人類祖先的所有足跡，整個人類第一次經曆的偉大飛躍。
在阿姆斯特朗發出第一聲以後不久，奧爾德林也愉快地走到月麵上。
阿姆斯特朗指令長非常慎重地一步一步向前邁進，試探著去探索這個所有物體的重量均為地球上的六分之一的奇妙世界。從鷹的三角窗看到的月麵如同夢中的幻境。現在，當自己的腳踏實地站到月球上的時候，真實的月球世界在太陽光線照射下呈現出一個千姿百態、變幻無窮，光怪陸離、複雜莫測的世界。月球表麵曾被人們想象成各種各樣的情況，如覆蓋著堅硬的熔岩；覆蓋著像火山灰一樣的塵埃；或者看來表麵堅硬，而下麵像烘糕一樣，有許多空洞，稍一負重就會坍塌下去等等。美國從1966年開始發射叫做“勘測者”的無人月麵軟著陸裝置。根據它的著陸情況和勘測，發現月麵相當堅硬。
宇航員的宇航服和背上背的背包,再加上體重足有230公斤,這在地球上會重得走不動路。可是，在月球上隻有六分之一的重量一—38公斤多一點，所以，能夠非常輕捷地走動。不過，開始時還是笨手笨腳的。走法簡直就像在冰麵上走動一樣輕輕地邁出一隻腳，先不把腳踩下去，向前滑動似地把腳蹭到月麵上，然後把另一隻腳也以同樣的方法挪動。
阿姆斯特朗走到外麵去的首要任務就是要看看鷹的著陸情況，從外麵檢査四根支腳是否牢固地落在月麵，有無傾斜，鬆軟的月麵能否支持得住，上升發動機是否沒有問題等。並且必須做好著陸時如果發生緊急情況能夠馬上起飛的準備。為此，一到艙外，他就馬上拍照，采集在鷹身旁能夠順手抓到的岩石、碎砂，準備帶回。
阿姆斯特朗趕忙拍照五、六張後，又回到鷹身旁。下降發動機旁有采集工具和收藏箱，一拉那裏的繩子就會從裏邊出來鐵鍬和塑料袋等。
宇宙服膝部不易彎曲。戴著手套的手也隻能伸到膝部。阿姆斯特朗稍微貓著腰，從月麵撿起石塊和砂子裝進塑料袋裏，然後再把它裝入左膝上方的口袋裏。從肥大的宇宙服安全帽裏看不到難以彎曲的宇宙服膝部上方的口袋。所以，就得摸索著裝。但總是裝不進去。奧爾德林從鷹上邊指揮他。
背著維持生命裝置在月麵上工作，要向前貓點腰。月麵上處處岩石凸出，在堅硬的岩石上麵覆蓋著10厘米到20厘米厚的黑色碎石。遠處，黑洞洞的小火山口隱約可見，地平線拐一道圓彎，它的前頭就是幽黑的宇宙。奧爾德林設置完電視攝影機，像袋鼠一樣輕快地蹦跳著跑進了畫麵。他把太陽風測定裝置立在鷹前麵，它像一麵用鋁箔包裹的旗。它是用於捕捉從太陽放射出來的具有放射能微粒子的裝置。接著，他們拿出尼龍做的美國同旗，插在月麵上。
時間在不知不覺中流逝，走出飛船，來到月麵上已經1小時40分了。背包裏的氧氣隻夠用4小時，預定停留時間隻剩1小時。現在，他們急急忙忙地幵始采集真正的岩石標本。他們把這些標本一個一個地裝進聚乙烯袋裏，然後再把它裝進從鷹下降部拉出來的采集箱裏。
他們兩個人的月麵靴髒得看不出模樣，本來是白色的靴子，現在粘滿月麵塵埃，已成灰色或咖啡色的了。這種莫名其妙的塵埃極易粘上。後來才知道這種塵埃都是些像圓圓的玻璃球似的小圓粒，可能是某種物質在髙溫熔化後，像小玻璃球似地飛散而成的。月球表麵上髙溫可能是火山熱或者是隕石碰撞散發的熱。所以，在日光照射的地方，光線或者被折回或者被吸收，呈現出五彩繽紛的景色。
他們不僅在月球表麵上采集岩石，而且也在月麵下層采集。
預定的2小時40分轉眼就過去了，可還有好多事沒做，他倆真不願意返回鷹。盡管這樣，奧爾德林還是先爬上了舷梯。
7月21日午後2時10分，把兩箱月麵標本裝進登月艙後，宇航員奧爾德林嚴嚴實實地關緊了艙口。
在鷹艙內，他們重新穿上宇宙服進行艙內減壓。下午4時45分，當壓力降低以後，他們重新打開艙蓋，把到月麵上去的安全裝置和不需要的背包、攝影機、月麵穿的靴子等扔到月麵上全部扔掉，他們已不可能再到月麵上去了。之後，他們又重新關緊了艙口。
21日夜晚10時30分，考林斯在母船休息8小時後先被叫醒。22日零時15分，休斯敦向沉靜的基地致以清晨的問候，叫醒在鷹艙內已休息7小時的二位宇航員。
還有2小時40分就要從月球出發，鷹和哥倫比亞的機械狀況都正常。
7月22日下午1時56分，阿姆斯特朗奉命指揮阿波羅11號飛船指令艙離開月球軌道，踏上返回地球的旅途。7月25日清晨1時50分，阿波羅11號飛船指令艙載著三名航天英雄平安降落在太平洋中部海麵，人類首次登月宣告圓滿結束。