發射後的第三天中午12點，飛船進入了月球的引力範圍之內。良機不可錯過，趁飛船還沒有進入月球軌道之前，宇航員們又一次飽覽了遙遠的天邊的地球風光：地球不過是藍色天空中一顆明亮的小球而已，它那奇妙的光使宇航員感到驚異。“地球光”比我們站在地球上看到的月光亮多了，因此，宇航員完全可以借“地球光”作一切準備。然而，此劾呈現在宇航員麵前的月球卻是碩大無比的，“如此妙不可言的月球景色，真值得花錢來一趟”，宇航員們讚歎地說。
準備進入月球軌道的時候，宇航員必須重新穿上宇宙服(飛行途中他們可以穿比較舒服的宇航服)。電視攝像機又開始工作，向地球上的觀眾播映宇航員們的工作情況。為了保持繞月球飛行的正確姿態，飛船上的發動機向前方噴出氣體，同時還可以減速。當“阿波羅”飛船繞到月球背麵的時候，無線電聯絡中斷了。這是一段令人焦急的時候，因為在這期間，地麵控製中心無法對飛船進行指揮，隻好憑宇航員自己的技術和知識了。
轉入月球背麵之後，宇航員改變了飛船的航向。在休斯敦地麵中心裏，呈現著死一般地寂靜。半個多小時內，沒有人知道這次危險的行動是否會成功。這半小時對地球上的人們來說，真可以說是“度時如年”了，這個時候，他們不是用分，而是用秒在計算著、等待著。35分鍾後，休斯敦地麵中心終於按時聽到了阿姆斯特朗響亮而清晰的聲音；“正確，好!”“阿波羅”飛船順利進入了月球的等待軌道。休斯敦仔細地聽著他們的報告，隨後命令他們準備登月。
登月之前，還要使“哥倫比亞”與“鷹”分離。指令長阿姆斯特朗和登月艙“鷹”的駕駛員奧爾德林通過通道爬進了登月艙“鷹”中，並隨手鎖上了艙門。以後“哥倫比亞”就要由柯林斯單獨控製了。三個人用5個小時的時間再一次詳細檢查了每一部設備和儀器。當飛船再一次飛到月球背麵的時候，又一個宇航動作即將完成，“鷹”與“哥倫比亞”就要一分為二。當飛船從月球那邊繞過來時，柯林斯操縱分離手柄，兩艙分離成功。無線電話傳來阿姆斯特朗興奮的聲音：“‘鷹’展開翅膀了!”
“鷹”處在向月球降落的斜線上，而“哥倫比亞”則在等待軌道上繼續飛行，等待著“鷹”登月後返回。
擺在兩位宇航員麵前還有兩種選擇，他們必須迅速作出反應。或者按計劃實現月球著陸，或者由於航線不象原來探測的那麼理想，不適於登陸，仍然可以返回“哥倫比亞”。但是，“鷹”的兩名駕駛員不讚成那種半途而廢的作法，還沒有前進，怎麼就想著後退?他們毫不猶豫選擇了前者。阿姆斯特朗和奧爾德林又仔細檢查了“鷹”的每一部份之後，果斷地按下了降落電鈕。下降火箭向著月麵方向排氣，以減小降落速度，兩名宇航員全神貫注地注視著儀表。休斯敦方向也仔細地看著電視並通過計算機，向他們報告技術數據，下達指令。
“高度14000米……，10000米……3000米……1000米，……”月球與地球之間頻繁交換著消息。休斯敦命令：“開始登月！”。“鷹”按照指令做好登月前的一切準備。忽然，阿姆斯特朗看到月麵大地上到處是巨大的岩石，這對那長著嬌嫩“皮膚”的“鷹”來說，可不是個好的降落地點。於是，阿姆斯特朗做了一些調整，以避開這些岩石。然而下降到距地麵150米處上空時，他意識到處在危險之中了，原來他們飛進一個巨石環抱的環形山口中。這時儀器已不能幫助他們找到合適的著陸地點了，隻有靠飛行員的良好技術，“鷹”才能飛到平坦的地方。
宇航員看到不遠處有一塊平坦的地方，於是他們把速度降低到每秒2米……07米……0巧米……高度由22米……5米……9米……然而到了這個地步，宇航員還是不能確定，是否可以安全下降。如果下降角度不對，登月艙一隻腳折斷，那麼他們就不能從月球起飛，後果就不堪設想了。
令人心焦的幾秒鍾過後，“綠燈亮了!”一聲響亮的報告打破了休斯敦地麵中心的寂靜，當“鷹”的四隻長腳穩穩地接觸到月球地麵的時候，阿姆斯特朗向地球發出了這樣的報告。接著他又繼續報告說：“‘鷹’已著陸”；遠在幾十萬千米外的地球上，聽眾們如釋重負地長噓了一口氣。
1969年7月21日16時17分，登月的夢幻終於成了現實。這是幾代人努力的結果，這是人類征服宇宙的勝利。空間技術的先驅者們地下有知，也會由衷地感謝這一代人的。
在休斯敦控製中心，在世界各地，數不清的笑臉注視著電視屏幕。當“鷹”收到休斯敦的賀電後，阿姆斯特朗以特有的方式答謝說：“有兩個人在月球上!”此刻啊，兩個人代表了整個人類!但是，繞月球飛行的柯林斯則補充說：“別忘了，還有一個人在指令艙裏!”
坐在“鷹”裏的兩名宇航員轉動頭盔；向舷窗外望去。沒有月亮女神，沒有青山秀水，呈現在他們麵前的是一個凹凸不平的灰色世界，到處是巨大的坑穴和大塊岩石。要看的東西太多了，但是不能為此耽誤時間了，工作程序不允許這樣。宇航員開始就餐，這是人類到達月球的第一頓飯，飯是很簡單的。按照原定的計劃，就餐後宇航員應該睡一覺，以解除長途旅行的疲勞。但是，兩位宇航員急於親眼見一見另一個世界，他們要求提前行動。休斯敦審慎地答應了他們的要求。兩名宇航員穿上了艙外宇宙服，雖然衣服很重，但是這點份量在月球上算不了什麼。
經過周密的準備，登月6小時後，“鷹”的門打開了，阿姆斯特朗到了艙門口，站到了舷梯的最高一層上，自動攝影機開始工作。電視屏幕上很快出現了這樣的畫麵：一個“衣服”臃腫的人笨手笨腳地側身爬下階梯，在黑漆漆的大地上，人象一個灰色的影子。當他爬到梯底時，傳來了一個清晰的聲音，“‘鷹’的腳插進月球灰裏約二三英寸(1英寸=254厘米)，月球灰象是細微的砂粒”，接著他又說：“我走出登月艙了!”這是阿姆斯特朗。隨著話音，阿姆斯特朗抬起左腳，第一次接觸到月球的土地。
曆史上可曾有過什麼人，他邁出的一步，受到幾億人如此關注的嗎?阿媽斯特朗以哲學家的語言說道，“對於一個人來說，這是一小步，可是對於全人類來說，這卻是一次飛躍”。
阿姆斯特朗邁開雙腿，小心翼翼地前進了，隨著這一步的邁出，一些科學家的擔憂可以解除了。原來認為，月麵布滿了厚厚的火山灰層，可是他並沒有深陷在月球灰塵中，四處走動並不困難。盡管在“鷹”的暗影下比較黑，他還是可以清楚地看到周圍的一切。休斯敦控製中心裏的醫生們注意觀察著他的行動，看不出這位宇航員有任何病態的反應。
環視了一下四周的情況之後，阿姆斯特朗開始用攝影機拍照，他打算把更多的照片帶回地球。可是，休斯敦的控製人員有些著急了，不得不一再催促他趕快收集月球岩石標本。各國的科學家希望得到一些月球岩石標本來研究，而這要取決於宇航員們的行動。因此，他們擔心阿姆斯特朗一旦發生意外，被迫離開月球的話，匆忙之間可能把收集月球岩石的事情置之腦後。但是，阿姆斯特朗有充分的時間幹這件事，他采集了一塊岩石，謹慎地把它放在特製的口袋裏。
阿姆斯特朗走下舷梯後18分鍾，“鷹”號的駕駛員奧爾德林也踏上了月球的大地。他的第一句話是“太好了，太好了!”也許這簡單的句子最能表達此時此地此人的心情了。當這兩位宇航員開始走的時候，感到難以保持平衡，像喝醉酒的人一樣，頭重腳輕。後來他們逐漸就習慣了，學會了在月麵上象電影慢鏡頭那樣飄浮地行走。他們的下一個行動是把一塊金屬牌豎立在月球大地上。站立在這塊牌子前麵，他們倆默念著上麵的一行字：
“公元1969年7月，來自行星地球上的人類，首次登上月球，我們為全人類的和平而來”。
拜訪月球的每一分、每一秒都是很緊張的。隨後他們仔細地檢查了“鷹”，看它是否在著陸中受到損壞，結果是“鷹”絲毫沒被損壞。
為了進行科學實驗，他們從“鷹”裏搬出了一些儀器，主要有“地震儀”、“激光反射器”。正是通過這些儀器，在“阿波羅”11返回地球後，科學家能得到月球上的重要資料。
兩位宇航員在月球上共活動了兩個半小時。在這期間，指令長負責收集岩石，奧爾德林用攝影機拍攝月球景色。在最後的幾分鍾裏，他們緊張地工作，把在月球上采集的每樣東西都塞到背上的袋子裏，然後奧爾德林拖著袋子爬回“鷹”裏。為了減輕起飛的重量，他們拋棄了一些曾經在月球上使用過的寶貴的儀器。做完這一切之後，兩名宇航員顯得疲憊不堪了。爬回“鷹”號後，他們按照規定的程序，屹了第二頓飯後開始睡覺。唉，地方太小了，兩位宇航員隻好委屈一下了，指令長坐到發動機蓋上，而駕駛員奧爾德林躺到了地板上。
兩名地球使者在異鄉的土地上進入了夢境，與此同時，世界上最孤獨的人柯林斯，依然駕駛著“哥倫比亞”在月球軌道上飛行著。
在月球上起飛是這次航行中最令人焦急的時刻之一。“鷹”起飛的動力隻有一台小功率的發動機，一旦發動機出了毛病；哪怕是一個鎖片鬆動，一個銷子有點缺陷，都可能導致起飛失敗。如果那樣，兩名宇航員則哭天天不應，叫地地不靈。
怎麼起飛呢?“鷹”的下半段實際上就是一個小型發射台，上半段的火箭發動機點火起飛，把“鷹”推上天。隨著休斯敦的起飛指令，宇航員向活動了22小時的月球告別。阿
姆斯特朗又開始倒計數，“5……3……1……0”“起飛!”發動機點火，“鷹”開始升人高空。上升段的火箭壽命隻有7分鍾，它必須在燃料耗盡前把“鷹”送人月球軌道。科學家們的辛勤勞動沒有白費，“鷹”在順利上升，越升越高。不到7分鍾，休斯敦收到了阿姆斯特朗的報告：“‘鷹’已平安進入軌道”，地麵立即回答：“全世界為你們驕傲!”