Neil Armstrongnak a koreai háború alatt pilótaként 78 harci bevetése volt és több kitüntetést kapott. Leszerelése után repülőmérnöki és űrmérnöki diplomát szerzett, majd tesztpilóta lett az amerikai űrkutatási hivatal elődjénél. 1962-ben lett űrhajósjelölt, a világűrben először 1966-ban a Gemini-8 parancsnokaként járt, küldetése során úrrá lett az egyik hajtómű meghibásodásán. 1968-ban egy holdmodulhoz hasonló szerkezettel végzett próbarepülés során katapultálnia kellett, de ezt a kalandot is túlélte. Egy évvel később őt választották a Holdra szállást végrehajtó Apollo-11 űrhajó parancsnokának.
Az „űrversenyben” addig sorozatos vereségeket elszenvedő Egyesült Államok (a szovjetek bocsátották fel az első mesterséges holdat, és szovjet volt az első űrhajós is) 1961-ben 25 milliárd dolláros programot hirdetett, hogy az első ember a Holdon már amerikai lehessen. Az Apollo-11 1969. július 16-án, 14 óra 34 perckor indult el, fedélzetén Neil A. Armstrong parancsnokkal, Michael Collins és Edwin E. Aldrin űrhajóssal. A parancsnoki kabin, a műszaki egység és a holdkomp egy száz méternél is magasabb hordozórakéta orrában kapott helyet. Az űrhajó július 19-én pályára állt a Hold körül, Armstrong és Aldrin másnap az Eagle névre keresztelt holdkomppal megkezdte a Holdra szállást.
Kis híján kudarcot vallottak, mert a landolásra kiszemelt Nyugalom Tengere csak a Földről tűnt síknak, közelről kiderült, hogy hatalmas kövek borítják. Már a két perc manőverezésre elég üzemanyag végén jártak, amikor alkalmas helyet találtak és jelenthették: „A Sas leszállt”.
1969. július 20-án magyar idő szerint 21-én 3 óra 56 perckor lépett Neil Armstrong személyében az első ember idegen égitest felszínére. „Kis lépés egy embernek, nagy ugrás az emberiségnek” – hangzottak szavai. Húsz perccel később Aldrin is csatlakozott hozzá, a két űrhajós kitűzte az amerikai zászlót, talajmintát vett, de jobbára csak futkároztak és ugrándoztak, élvezték a földinél hatszor kisebb gravitációt.
A holdkomp két és fél óra múlva szállt fel, az űrhajósok július 24-én landoltak a parancsnoki kabinnal a Csendes-óceánon. A Hornet anyahajó fedélzetén Richard Nixon elnök várta őket, de a hősöket azonnal biológiai védőruhába öltöztették, a karanténból csak augusztus 12-én „szabadultak”, miután kiderült, hogy a Holdon nincs élet.
A Holdra szállás hatalmas tudományos és propaganda siker volt az Egyesült Államok számára, a tévéközvetítést világszerte 528 millió ember látta. Ennek ellenére még ma is sokan vélik úgy, hogy átverés áldozatai lettek és senki nem járt a Holdon. Szerintük a felvételek egy titkos bázison készültek, bizonyítékként például a csillagok hiányát, az irreális árnyékokat hozzák fel, és azt állítják, a leszálló holdkompot egy magasan szálló repülőgépből lökték ki.
Armstrong a Földre visszatérve 1979-ig a cincinnati egyetemen oktatott, jelenleg szülővárosában él, telefonját titkosíttatta és kerüli a nyilvánosságot.