На 20 юли 1969 г. Нийл Армстронг и Бъз Олдрин стават първите хора, стъпили на друго небесно тяло. Общо 12 астронавти на НАСА са стъпвали на Луната.
Три дена по-рано, на 16 юли 1969 г., в 13:32 ч. местно време от полигона в Джон Ф. Кенеди във Флорида е изстрелян апаратът Аполо 11. След обиколка около Земята, ракетата-носител и корабът поема курс към Луната. След 4,30 ч. командният модул се отделя от последната степен на Saturn V и извършва маневра, скачвайки се с върха на Лунния модул. 55 ч. след старта Армстронг и Олдрин преминават в Лунния модул за проверка на системите преди кацане.
Аполо 11 достига Луната след 76 ч. полет и след включване на двигателите преминава в окололунна орбита. След няколко обиколки на Луната астронавтите виждат предварително набелязания район за кацане в Морето на спокойствието. Първата избрана точка се намира на около 20 км югозападно от кратера Сабине Д и е предварително охарактеризирана като сравнително гладък и плосък участък от повърхността при сканирането и картографирането на Луната с автоматичната сонда Lunar Orbiter.
Армстронг решава на около 100 метра от повърхността на Луната да премине на полуавтоматичен режим с аргумента, че автоматиката не знае как да избере площадка за кацане. По време на полета обаче се налага да се премине на ръчен режим много по-рано заради претоварване на бордовия компютър. Независимо от възникналия проблем от Хюстън съветват астронавтите да продължат мисията и Армстронг и Олдрин успяват да кацнат на ръчен режим, прелитайки над кратер с размери около 180 метра. В 20:17,42 на 20 юли 1969 г. лунният модул се прилунява в Морето на спокойствието и Нийл Армстронг докладва към Земята:„Хюстън, тук база на спокойствието, Ийгъл кацна“.
Астронавтите отказват заплануваната почивка и излизат на Луната. Външната бордова камера предава директно по телевизията пред цялото човечество историческия момент на първата крачка, направена от Нийл Армстронг, с думите „Една малка крачка за човека – един голям скок за човечеството.“
Армстронг оставя първите човешки следи по повърхността на Луната. Петнадесет минути по-късно Едуин Олдрин също стъпва на Луната и започва да експериментира със слабата лунна гравитация. Прелита по над 2 метра. Монтират телевизионна камера и развяват националния флаг на САЩ. Говорят лично с президента на САЩ Ричард Никсън от Луната. Монтират научни уреди – сеизмометър и лазерен отражател, за да се определи точното разстояние до Земята. Събрани са образци от лунния грунд, общо 21,55 кг, които по-късно са доставени за изследване на Земята. Оставена е паметна плоча от неръждаема стомана с гравиран надпис: „Тук хора от планетата Земя за първи път стъпиха на Луната. Юли 1969 г., след Христа. Ние дойдохме с мир от името на цялото човечество“. Плочата е с подписите на Армстронг, Олдрин, Колинс и президента на САЩ Никсън. Олдрин престоява на лунната повърхност час и половина, след което се прибира, а времето на Армстронг общо е 2 ч. и 10 мин. След престой от 21 часа 36 мин. и 20 сек. напускат Луната. Скачването с Колумбия, останал на окололунна орбита става след 3,30 ч. Колумбия достига Земята на 24 юли 1969 г. след около 195 летателни часа. Екипажът заема места в спускаемия апарат, който преминава в земната атмосфера на автоматичен режим на спускане. Аполо 11 се приводнява в океана, там е екипажът е посрещнат от водолази в специални гумени противобиологични костюми. Костюмите и външната повърхност на капсулата са обработени с химикали. След процедурата по дезинфекция се качват на хеликоптер, който ги превозва до посрещащия ги кораб. На борда му те са настанени в специална карантинна биокамера. Посрещнати са от президента на САЩ Ричард Никсън и директора на НАСА Томас Пейн. Астронавтите остават под карантина 21 дни. През това време са направени медицински изследвания и анализ на донесените от Луната материали. След карантинния период се срещат с близките си. На 13 август е устроено специално тържествено посрещане в Ню Йорк, Чикаго и Лос Анжелис. На 16 септември са приети в Конгреса и наградени с новата държавна награда на САЩ – „Почетен медал за овладяване на Космоса“. В чест на постижението, три кратера близо до мястото на първото кацане са наименувани на членовете на екипажа – Армстронг, Олдрин и Колинс.
Капсулата на Аполо 11 е изложена в Националния аерокосмически музей във Вашингтон.
Луната е „Розетският камък на Слънчевата система“ – близо 400 килограма скални късчета от естествения спътник на Земята, донесени от американски астронавти, променят човешкото познание за Вселената. Макар и на пръв поглед да не будят интерес, тези 382 килограма сиви камъчета представляват „най-ценния материал на Земята“, отбелязва Самюъл Лорънс от НАСА. „Луната е крайъгълният камък на планетарните науки“, казва ученият.
Лунните късчета са донесени на Земята от астронавтите, участвали в шестте мисии „Аполо“ в периода между 1969 и 1972 г. „Хората не си дават сметка колко значимо е изследването на тези проби за разбирането на Слънчевата система и Вселената“, казва Лорънс.
Благодарение на скалните късчета от Луната специалистите научават повече за произхода и структурата на естествения спътник на Земята, формирал се приблизително по същото време преди между 4,3 милиарда и 4,4 милиарда години.
