1969年最让唐宁开心的一件事就是他认识了一位新朋友，这个人就是在人类发展史上都留有浓墨重彩的美国宇航员尼尔-阿姆斯特朗，说起来有些难以置信，他居然会是吉米这个花花公子的好朋友，这让唐宁很是感慨，看来那个六人理论（你与任何一个不认识的人，中间只需要经过六个人，便可以联系上）还真是有些道理的，反正在事前唐宁是死活都不敢相信他们俩之间会认识。
这个时候其实是阿姆斯特朗的休息调整时期，自从登月成功之后，他被安排了大量的巡回演讲和商业活动，由于这些他并不适应的活动和登月返回之后并没有得到充分的休息调整，所以他现在的身体和精神状态都有些不适，因此现在处于有限的休息时期。唐宁很是有幸的借助吉米跟这位传奇的宇航员能够共进晚餐、好好的聊一聊。
事实上阿姆斯特朗最初只是阿波罗计划的第11号，不过在刚刚开始这项计划的时候阿波罗一号就因为一场大火而被销毁了，宇航员维吉尔?格里森、爱德华?怀特和罗杰?查菲全部牺牲了。
为了使宇航员们熟悉登月舱的操作，贝尔飞行系统公司(bell aeonding relending taining veles)。这两台机器能够模拟月球表面相当于地球六分之一的重力，使宇航员们能够提前适应登月舱的操作。1968年5月6日，阿姆斯特朗在训练时，登月训练机在约30米高度突然失灵，他发现训练机即将坠毁后使用弹射座椅跳伞逃生。事后研究显示，阿姆斯特朗如果晚0.5秒逃生，他的降落伞就没有足够时间完全打开。阿姆斯特朗并没有受重伤，只是咬到了自己的舌头。虽然几乎丧命，但阿姆斯特朗依然认为登月训练机对于模拟登月起到了一定的作用。
阿波罗11号发射时，阿姆斯特朗的心率达到每分钟109下。对他来说发射的第一阶段尤其吵--比双子星8号的发射要吵得多。相对于双子星航天器，阿波罗太空舱要略大一些;但很幸运，三人都没有患其他宇航员曾遇到过的太空适应综合症。阿姆斯特朗特别高兴，他小时候曾晕车。大量的翻转动作后可能会出现晕眩。
阿姆斯特朗的目的仅仅是安全地降落，而没有一个特别的降落点。由于相对宽松的降落要求，阿姆斯特朗对登月的具体地点也不是特别在意。降落点火三分钟后，他发现登月舱提前两秒飞越了指定的环形山，意味着登月点将偏离计划中的位置好几英里。登月舱‘鹰号‘的降落雷达找到目标后。出现了几次错误。第一次是1202号错误;虽然任务前进行了大量的训练，阿姆斯特朗和奥尔德林仍不记得代码代表的错误。对于阿姆斯特朗警报声大作更多的是一种干扰而并不使他特别担心;之前的试飞员生涯使他明白只要仪器还在正常工作，探测器还在获得数据，就没有必要放弃任务。1202号警报(以及后来的1201号警报)是由登月舱电脑的演算溢位。
阿波罗11号登月的一个插曲就是降落时只剩几秒钟的燃料了。其实，阿姆斯特朗对燃料并不是特别担心;他在训练时多次使用登月训练机在只剩不到15秒的燃料时安全降落。他相信哪怕登月舱在离地15米时燃料用尽都没有问题。任务后的研究显示登月舱当时还剩下约50秒的燃料。
1969年7月20日20点17分39秒(utc)成功降落后，阿姆斯特朗对指挥中心和整个世界说的第一句话是‘休斯顿，这里是静海基地。鹰着陆成功。‘作为庆祝，奥尔德林和阿姆斯特朗只是握了一下手，拍了拍对方的肩膀就迅速开始登月后的任务步骤。由于对降落后可能的突发事件不确定，任务计划中两位宇航员需要在着陆后立刻做好紧急情况下迅速起飞的准备。
航空航天局的正式任务计划安排两位宇航员在走出登月舱前先休息一会儿。两人都不是很累。于是阿姆斯特朗询问是否可以将月表行走提前到(休斯顿时间的)傍晚。准备停当，登月舱被减压，舱门打开，阿姆斯特朗缓慢地扶着梯子走下了登月舱。1969年7月21日凌晨2点56分(utc)，阿姆斯特朗的左脚踏上了月球，并说:
这是一个人的一小步，却是人类的一大步。
(a) mankind.)
‘一大步‘这句简单而又隽永的话只是着陆之后阿姆斯特朗大量思绪中的一件，并非事先想好的。阿姆斯特朗很清楚迈出第一步之后需要说点什么，所以提到‘一步‘似乎是个不错的开始。有假说称他有意识地借用了作家托尔金(j. r. r. tolkien)的《哈比人历险记》中的一句话(‘不是他个人特别大的一步，却是黑暗中的一步。‘)。或者是来自于航空航天局一位官员的一份备忘录。阿姆斯特朗否认了这两种说法。
阿姆斯特朗迈出第一步后十五分钟，奥尔德林也踏上了月球，成为了第二位踏上月球的人类成员。他们开始测试人类在月球上行走的可行性。一开始他们还掀开了登月舱梯子上登月纪念牌的遮盖物，并在地上插了一面美国国旗。这面国旗的顶端有一根铁丝。使旗子在无风的情况下依然能够展开。由于铁丝没有被拉直，国旗之前也一直是被折叠起来的，所以看起来似乎是有风在吹一般。地面上关于是否应该插国旗曾引起争论，阿姆斯特朗认为这不是一个大问题。迪克?斯雷顿曾告诉阿姆斯特朗他们会收到特别的通讯，但没有说信号那一头会是总统理查德?尼克松。
将早期阿波罗科学实验包安装完毕