Amerykanin w 1969 roku jako dowódca misji Apollo 11 ruszył w kierunku Księżyca. 20 lipca moduł Eagle dotknął powierzchni srebrnego globu, a Armstrong zszedł po drabince pokrytej księżycowym pyłem, postawił nogę na Księżycu i wygłosił słynne zdanie: "To mały krok dla człowieka, ale wielki krok dla ludzkości".
Armstrong i drugi astronauta, Edwin "Buzze" Aldrin (82 l.), po powierzchni ziemskiego satelity spacerowali przez blisko trzy godziny, podczas których zebrali fragmenty skał i przeprowadzali eksperymenty. Wyczyn Amerykanów oglądało wtedy w telewizji 600 milionów osób na całym świecie. Po powrocie z Księżyca Armstrong stał się narodowym bohaterem, wykładał na uczelniach, udzielał się publicznie, ale już nigdy nie poleciał w kosmos. Po nim jeszcze tylko 11 ludzi zdołało postawić nogę na Księżycu (wszyscy byli Amerykanami).
W ostatnich latach Armstrong podupadł na zdrowiu i odsunął się w cień życia publicznego. Przez ostatnich 13 lat wraz ze swoją żoną mieszkał na przedmieściach Cincinnati.