阿波罗11号于18日上午0点17分发射小型火箭修正轨道后，于1点40分徐徐地转动船体，使飞船外壳能均匀受热。
除此以外，三位宇航员还于上午7点20分，向地面做了15分左右的第二次电视转播，此时阿波罗11号离地球243000千米。
在这次转播中，宇航员向地面展现了地球和飞船船舱内的情景。人们在画面上看到了航行图、仪器操作盘、电子日历屏幕及宇宙式仓库等设施。
成功地进入环目轨道
为了能够圆满地完成人类首次月球探险任务，阿波罗11号于7月20日上午1点26分，启动服务舱发动机，进入111～314千米的环月轨道运行。因为阿波罗11号已经收到休斯敦总部让他们进入登月关键阶段——环月轨道的命令。
接到命令十分钟后的1点13分左右，阿波罗11号转到了月球背面，通讯中断，1点47分，重新出现，继续和地面保持联系。
在这之前，阿姆斯特朗船长和奥尔德林于19日上午4点47分进入登月舱，经检查确认了机器各项性能无任何异常，这比计划提前了一小时。
这一情景通过第三次电视转播传到了地面，该次转播共持续了96分钟，报道了奥尔德林拆除结合部进入登月舱和阿姆斯特朗转入登月舱的场面，还有奥尔德林漂浮在登月舱中的情景。他们还通报了月球探险时使用的头盔。
休斯敦总部还通报了阿波罗11号宇航员的健康状态很好，飞船的运行状况良好，进入环月轨道时并不需要修正轨道等。总之，一切都进行得很顺利。
鹰展开了翅膀
7月2013下午8点02分，阿波罗11号的三位宇航员从登月前的最后一次睡梦中醒来了。
阿姆斯特朗睡了五个小时、奥尔德林睡了六个小时、柯林斯仅睡了五个小时。本来规定睡九个小时，但因为修理通讯装置耽误了一些时间。
阿姆斯特朗和奥尔德林进入登月舱检查了这种仪器的工作状况，遂向地球报告说：“一切正常。”
2113上午1点32分，登月舱撑开了四只腿，2点47分，与飞船母体脱离。
登月舱脱离飞船后，阿姆斯特朗大喊道：
“鹰展开翅膀了！”
鹰号登月舱于3点12分，点燃了发动机，在2．5秒内将速度降到每小时5800千米，4点08分，鹰号又启动发动机将时速降到81．3千米，进入到15．54～111千米的椭圆形轨道上了。
鹰号于5点02分转到15．2千米的近月点，点燃了下降级火箭发动机，以64千米的时速从150米上空垂直下降，渐渐接近月面。
鹰号到达月球上空12米时，月球表面开始起灰尘了，离月面1米时它熄灭了发动机，轻轻着落在月球表面上，这时阿姆斯特朗的脉搏已上升到每秒150次，过后又降到每秒90次。
鹰号于离开肯尼迪角39A发射台102小时45分40秒后，安全着落在月面上，时间是21日上午4时17分40秒。
人类终于登上了月球
鹰号降落在静海西南方向，北纬0°42′50″，东经23°42′28″的地方。
鹰号差一点就降落在巨大的月球环形山腹地，经过阿姆斯特朗的手动操作，避开了环形山而降落到平坦的月面上。因此着陆时间比预定时间稍稍晚了一些。
着陆后，阿姆斯特朗和奥尔德林检查了登月舱的机械装置，并未发现任何异常，遂向地面请求进行月面活动。按计划应在吃过饭休息四小时后出舱，可总部理解他们的激动心情，允许他们立即进行月面活动。
两位宇航员当即开始准备进行月面活动，他们于上午11点26分，将登月舱的气压调低后，于十分钟后开启了登月舱的舱门。
阿姆斯特朗顺登月小梯一步一步走了下去，并在第二阿姆斯特朗第一次登陆月球级阶梯处启动了电视录像系统。
这一瞬间，全世界25亿观众都从电视上看到了这一场面，或从广播中得知了这一消息。
走下登月小梯，阿姆斯特朗向月面迈出了人类的第一步，这一瞬间是1969年7月21日上午11点56分，接着尼尔·阿姆斯特朗发表如下演说：
“这虽然是人类迈出的一小步，但却是人类最伟大的跳跃。”
在这一瞬间，全世界都为之欢呼、鼓掌，全世界都同时激动地呐喊，这一瞬间地球成为不分东、西、南、北的一家。
人类迈出了登上月球的第一步，从那时起，沉寂了亿万年的月球开始迸发出无限生机。
在阿姆斯特朗之后踏上月球的奥尔德林
第一位登上月球的宇航员阿姆斯特朗在确定一切正常后开始了月面作业。
首先，他在踩过月面后报告说：
“月球表面乍一看上去似乎很柔软，实际上却很坚硬。”
这时登月舱的着陆腿已插进月球表面2．5～5厘米。
阿姆斯特朗在登月舱鹰号附近走了几步，说没有任何问题。他还说鹰号降落的地方就像阿姆斯特朗在月面上留下的脚印美国西部沙漠地带似的，在月面上走路身子总会向前倒。
过了一会儿，奥尔德林也按阿姆斯特朗的指示走出了船舱，时间是12点15分。奥尔德林走上月面时，他说：“太美了，真是太棒了！”
奥尔德林是继阿姆斯特朗之后第二个踏上月球的宇航员。
这一场面传到了全世界，可是在111千米的环月轨道上绕行的阿波罗11号指挥舱哥伦比亚号的驾驶员柯林斯却不能看到此情此景。
柯林斯说他看到月面上有一个白点，不知道是不是鹰号。
12点45分，两位宇航员在月面树起了美国星条旗，其中一人退后一步脱下手套向国旗敬礼。
休斯敦总部顿时掌声雷动，他们为这一时刻的到来付出了多少心血和努力呀。这时全体美国国民都齐呼万岁。
尼克松总统和两位宇宙人的对话
不久，尼克松总统给远在月球上的宇宙人打来了电话。总统激动地说：
“哈罗，尼尔和博茨！这可能是最具历史意义的通话了。这是值得所有美国人自豪和骄傲的一天，你们为人类做出了伟大的贡献。你们让宇宙天空变成了人类世界的一部分。我们会在下星期四欢迎你们的归来。地球上所有的人都在自豪地议论着你们的伟大业绩。”
两位宇宙人接到尼克松的电话后说：
“非常感谢，谢谢您！”
之后，两位宇航员开始准备进行月面作业。在月球上行走并非很难的事，但总是不太顺利。他们说因为月面非常光滑，所以每走一步都像要往下滑倒一样。
月面的脚印有0．7～2．5厘米深，且因为有黏度，所以脚印保持70度的倾斜度。他们的鞋上沾上了炭粉似的泥，被染成了可可色。
奥尔德林试着用模拟训练的动作，将双脚并拢在一起跳，就像袋鼠那样。不过他自己感觉这样跳着走并不得劲，就不再采用这种姿势了。
准备阶段耗费了很多时间，比预定计划超出了30分钟。
两位宇航员采集了月面的泥土和石头，向地面报告说：
“月面虽很柔软，但下边却很坚硬。”
两位宇航员进行月面作业
下面让我们通过阿姆斯特朗和奥尔德林与休斯敦总部的对话了解一下他们的工作吧。
奥尔德林：“在月面挖坑好像不太容易。”
阿姆斯特朗：“太有意思了，月面很柔软，我用采集器挖了泥土标本。”
休斯敦：“这里是宇航总部。”
阿（下略）：“我挖了6～8厘米深的坑。”
奥：“我的表好像停了，好，把东西放上去吧。”
阿：“等一会儿。”
奥：“小心点儿，好了，放进舱里了。”
阿：“你的东西怎么办啊？”
奥：“是啊。”
阿：“我帮你带上去。”
休：“尼尔，这里是休斯敦，胶卷拿到了吗？”
阿：“拿到了，采集的石头共有9千克重。”
休：“好，很好，就到这儿吧。”
奥：“好，把背靠向船舱，弯一下背，动一动头，稍微……好了，OK！”
阿：“把脚拿开，让我抓住舱门。”
奥：“好了，舱门已经关闭，一切正常。”
这些对话并不是连续进行的，而是两位宇航员边做工作边说的。
完成月面作业后，他们又重新回到了鹰号。
奥尔德林先回到了登月舱，他在月面活动了1小时44分钟。接着阿姆斯特朗确认一切正常后于下午2点32分回到了鹰号，他在月面活动了2小时14分钟。
宇航员在月面活动的所有情景，均被传回地球，全世界都怀着无比激动的心情观看了他们进行月面作业的场景，有些人甚至不敢相信这一切是真的。
然而，当宇航员们返回登月舱，并关闭舱门之后，人们则对人类又一次登月成功已深信不移。
鹰号成功地完成登月任务之后，于7月22日上午2点53分离开了静海。
宇航员们在月面停留的时间，大约是21小时33分钟。
宇航员返回地球
成功地完成登月任务后，阿波罗11号踏上了归程。
7月22日上午2点53分，登月舱鹰号按预定计划离开了月球，又于6点35分与指挥舱哥伦比亚号对接，阿姆斯特朗和奥尔德林两位宇航员比预定时间提前两小时回到了指挥舱。
鹰号则于这天上午8点40分与指挥舱分离，成为宇宙的流浪儿。
登月舱脱离之后，阿波罗11号于这天下午1点57分启动发动机，用时约2分30秒钟。
阿波罗11号脱离了月球轨道，便以每小时91000千米的速度向地球飞奔。
25日上午1点51分，阿波罗准确降落在太平洋洋面。
阿波罗11号在回来的路上一切都很顺利。
阿波罗11号宇航员于23日上午10点开始了离开月球以后的第一次电视转播。他们向地球上的孩子们展示了无重力状态下的情景。
奥尔德林：“好像世界许多科学家都迫不及待地想看到我们采集的标本。请看，这是这两个箱子里的，是在月面进行过真空包装的。”
休斯敦：“知道了。”
奥：“下面看一下船舱内的日常生活吧，这是盛果汁的杯子。这里也有固体食品袋，看得清吗？”
休：“看清了。”
（奥还在继续演示）
奥：“这里有面包，做汉堡包用的肉饼，还有番茄酱。”
（说完将漂在空中的面包抓过来，把肉饼夹进去，抹上番茄酱。）
“下面是无重力状态试验。”
（将空罐头瓶拿在手里旋转）
“这是扎依鲁斯科普原理。旋转时物体会以轴为方向站立。”
休：“这个试验很好。”
奥：“地球上的孩子们高兴吗？现在开始为大家表演喝水。原来想用汤匙喝，可是因为水太多了……”
（他将盛满水的汤匙翻了过来，但水就像果冰一样不掉下去。刚想去喝，水珠就散开了。）
“我们平常喝时都要用注水器先将水和气分离然后再喝。”
（利用注水器时水溅到了脸上）
“还不太热。对不起。古希腊人用皮袋装葡萄酒喝时就是这样的。”
阿波罗11号的此次电视转播，给人们，尤其是孩子们留下了深刻的印象。
开启了宇宙的新纪元
阿波罗11号飞船成功地再进入大气层后，结束了往返800000千米的漫长宇宙旅行，徐徐降落于太平洋中部洋面上。
回收打捞船及其工作人员们已做好了准备。
1969年7月25日，上午1点50分，阿波罗11号完成了人类伟大的使命，在预定地点安全着水。这是人类科技的一次辉煌胜利。
那天晚上月亮依然明亮，映照着整个世界。几千、几万年前就是这样……而今后也仍是这样。
古时候，人们把月亮看做是照亮黑暗的神。太阳落山后，月亮就会出来驱散黑暗。月球是个充满梦和憧憬的世界。
人类登上月球了，证明月亮不是神，也不是梦，它是人类可以亲自去抚摸的天体。
阿波罗11号的两位宇航员在月面上采集了月石标本，又安装了月震仪及激光反射镜和用来测定来自太阳的微粒的装置。
人类终于成功地完成了登月行动。
1969年7月21日，上午2点56分20秒（伦敦格林尼治时间），阿姆斯特朗迈出月球第一步，人类从此开启了宇宙的新纪元。
未来的月球探测计划
自1972年12月最后一艘“阿波罗”号飞船载人登月以来，截至1989年，全世界对月球的航天探测活动处于停滞状态。在1989年7月20日举行的纪念“阿波罗”11号飞船载人登月20周年的大会上，美国政府提出了重返月球和载人火星探索的倡议。由此，再次引起了各国对月球探测的重视。1990年，日本发射了“飞天”号月球探测器。1994年和1998年，美国分别发射了“克莱门汀”号月球探测器、“月球勘探者”号探测器。美国、欧洲空间局、日本、俄罗斯等国家和组织，均提出了各自的月球探测计划。
美国的月球探测计划
“克莱门汀”号月球探测器用几种遥感器对月球表面进行了3个月的观测，向地面发回近200万幅图像和大量的探测数据。根据这些探测资料，有的科学家认为在月球两极存有1．1—11亿吨的冰（固态水）。
1995年3月，美国航宇局宣布了该组织在今后23年内的第一项月球飞行任务——“月球勘探者”计划。该计划耗资7300万美元。“月球勘探者”号探测器为小型无人航天器，运行于低高度（距月球100千米）环月极地轨道。该探测器用中子光谱仪、γ射线光谱仪、α射线光谱仪等科学仪器，对月球进行为期1年的探测。其中，中子光谱仪用于探测月球上是否存在水。探测原理为中子在同氢发生相互作用后能在宇宙线的轰击下逃逸出月球表面，从而可以为中子光谱仪所探测到。γ射线光谱仪用于探测月球地壳的化学成分，这将有助于了解月球的起源和演化过程及认识月球上哪些地方含有铝、铁、铀、钛等金属。α射线光谱仪用于探测月震后月球内部是否会冒出氮、一氧化碳和二氧化碳等气体，这些信息是建立月球基地需要考虑的因素。
“月球勘探者”号探测器原计划1997年6月发射，后因故推迟到1998年1月6日升空。该探测者经过5天、长达38万千米的飞行后，于当年1月11日进人环绕月球的轨道，并从1月13日开始，在距月面100千米的高度对月球进行探测。据对“月球勘探者”号探测器发回的图像、资料进行的研究，科学家认为，月球两极地区表层下面存在冰冻状态的水，其数量有的估计为0．1亿～3．3亿吨，有的估计为10亿～100亿吨。这一发现，将为21世纪人类重返月球增添新的活力。
美国航宇局的长远月球探测计划，第一步（20世纪90年代末），用机器人对月球进行探测；第二步（2000～2005年），航天员重新登上月球，在月球建立适合居住的前哨站，安装科学仪器，月球取氧装置等；第三步（2005～2010年），建成1个月球基地，该基地拥有受控生态环境生命保障系统，可以从事科学研究月面建筑和运输、采矿和材料。
欧洲空间局的月球探测计划
欧洲空间局于1994年提出的一项长远的月球探测计划，将最终目标定为在月球上建立一个科学研究和开发月球资源的基地。该计划拟分4个阶段实施，第一阶段称作“月球欧洲演示途径”，任务是发射1个月球软着陆探测器（简称LEDA登月器）。