Rakieta Saturn V wystartowała z Kennedy Space Center na Merritt Island na Florydzie 16 lipca 1969 o godzinie 13:32 UTC. W misji wzięło udział 3 astronautów. Dowódca Neil A. Armstrong i pilot Edwin E. Aldrin Jr („Buzz”) wylądowali na powierzchni Księżyca, zaś Michael Collins pozostał w orbitującym wokół Srebrnego Globu module dowodzenia.
Powrót na Ziemię nastąpił 24 lipca 1969 o godzinie 16:50:35 UTC – odbyło się wtedy wodowanie na północnym Pacyfiku. Misja Apollo 11 trwała 8 dni, 3 godziny, 18 minut i 35 sekund. Astronauci musieli jeszcze przejść kwarantannę trwającą trzy tygodnie, by można było sprawdzić, czy nie zarazili się jakimiś pozaziemskimi mikroorganizmami.

Jednak wszystko zaczęło się dużo wcześniej. Podczas Zimnej Wojny, pod koniec lat 50. i na początku lat 60. XX wieku Stany Zjednoczone rywalizowały ze Związkiem Radzieckim. 4 października 1957 r. ZSRR niespodziewanie wyniósł na orbitę Sputnika 1, pierwszego sztucznego satelitę Ziemi. Ten sukces sugerował, że Rosjanie mogą też wysłać bombę atomową na inny kontynent i rzucał wyzwanie militarnej, ekonomicznej i technologicznej przewadze USA.

Chcąc wykazać wyższość USA, prezydent Dwight D. Eisenhower stworzył Narodową Agencję Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej (National Aeronautics and Space Administration, NASA). Realizowany naprędce amerykański Program Merkury miał na celu wyniesienie człowieka na orbitę Ziemi. Ale i w tym przypadku ZSRR okazał się szybszy – 12 kwietnia 1961 r. pierwszym kosmonautą został Jurij Gagarin. Amerykanin Alan Shepard odbył znacznie krótszy, 15 minutowy lot suborbitalny dopiero 5 maja 1961 r. Radzieckie rakiety mogły wówczas wynosić większe ładunki niż amerykańskie.

Mając do dyspozycji różne opcje przedstawione przez NASA, prezydent USA John F. Kennedy postanowił podjąć wyzwanie, które przekraczało możliwości istniejących rakiet: załogowy lot na Księżyc. Konieczność opracowania wszystkiego od nowa wyrównała dystans pomiędzy supermocarstwami. Jak powiedział Kennedy: „Wierzę, że nasz naród powinien zmierzyć się z wyzwaniem, aby przed końcem tej dekady człowiek wylądował na Księżycu i bezpiecznie powrócił na Ziemię”.

Pytany, co właściwie spodziewa się znaleźć na Księżycu, jeden z amerykańskich naukowców odpowiedział: ”Rosjan”.

Koszt programu Apollo wyniósł około 25 mld dolarów. Trzeba było opracować nowe materiały, technologie i urządzenia – chociażby wiertarki bezprzewodowe czy przystosowane do kosmicznych warunków aparaty fotograficzne. Każdy element był ważny, jednak najważniejsza była rakieta nośna.

Amerykanom udało się skonstruować potężną wielostopniową rakietę na paliwo ciekłe Saturn-V, o wysokości ponad 110 metrów i średnicy 10 metrów. Została zaprojektowana przez zespół pod kierownictwem byłych projektantów niemieckich rakiet V2 - Wernhera von Brauna i Artura Rudolpha w instytucie Marshall Space Flight Center. W projekt zaangażowane były firmy Boeing, North American Aviation, Douglas Aircraft Company oraz IBM.

Konkurencyjna radziecka rakieta nośna N1, której budową kierował najpierw Siergiej Korolow, a potem Wasilij Miszyn okazała się nieudana. Nie przetestowano jej dostatecznie dokładnie – wskutek nieprzewidzianych wibracji zawodziły liczne (aż 30 w pierwszym stopniu) silniki. Dochodziło też do niekontrolowanych obrotów pojazdu. Dla porównania, Saturn V posiadał w pierwszym stopniu tylko pięć wielkich silników. Wszystkie cztery bezzałogowe starty N1 zakończyły się katastrofą jeszcze przed odłączeniem pierwszego członu rakiety. Drugi z kolei doprowadził do eksplozji odpowiadającej 7 tysiącom ton trotylu. Aż do zakończenia programu Apollo przez USA stronie radzieckiej nie udało się zrealizować udanego lotu testowego N1. Za to 10 listopada 1970 r. dotarł z ZSRR na Księżyc pierwszy kosmiczny łazik, Łunochod-1, a 8 stycznia 1973 r. - Łunochod-2.
Misja Apollo 11 była piątą misją załogową w ramach realizowanego przez NASA programu Apollo – podczas wcześniejszej misji Apollo 10 astronauci oblecieli Księżyc dookoła i przetestowali moduł księżycowy, który zbliżył się na 14 km do powierzchni naszego satelity.

Statek kosmiczny Apollo składał się z trzech części: modułu dowodzenia (CM) z kabiną dla trzech astronautów (tylko ta część rakiety powróciła na Ziemię), modułu serwisowego (SM), który wspierał moduł dowodzenia napędem, energią elektryczną, tlenem i wodą; oraz modułu księżycowego (LM), który miał wylądować, a potem wystartować z powierzchni Księżyca.

Podczas lądowania na płaskim obszarze zwanym Morzem Spokoju trzeba było częściowo przejść na sterowanie ręczne, ponieważ system automatyczny skierował statek (Eagle) w rejon usiany skałami. Dnia 20 lipca 1969 r. o godz. 20:17 czasu uniwersalnego „Orzeł” wylądował na powierzchni Księżyca. Kilka godzin później, 21 lipca o godz. 2:56 czasu uniwersalnego Neil Armstrong zszedł z lądownika po drabince i postawił pierwszy krok na powierzchni Księżyca, wypowiadając przy tym słowa: "To jest mały krok dla człowieka, ale wielki skok dla ludzkości" („It’s one small step for a man, but one giant leap for mankind”). Jako drugi zszedł „Buzz” Aldrin.

Astronauci robili zdjęcia, nagrywali filmy, prowadzili badania naukowe, miedzy innymi zebrali 21,55 kilograma próbek skał. Umieścili też na księżycowym gruncie amerykańską flagę oraz odbłyśnik do odbijania wysyłanych z Ziemi wiązek laserowych, co pozwoliło precyzyjne mierzyć odległość z Ziemi do Księżyca. Armstrong i Aldrin spędzili na powierzchni 21 godzin i 36 minut (w tym 2 godziny - poza lądownikiem). Potem wystartowali, wrócili do modułu dowodzenia na orbicie, a nim – z powrotem na Ziemię. Fragment modułu księżycowego który pozostał na powierzchni Srebrnego Globu udało się w roku 2009 sfotografować przy pomocy sondy orbitalnej Luna Reconnaissance Orbiter (LRO).

Lądowanie człowieka na Księżycu mogło oglądać na ekranach telewizorów ponad 500 milionów ludzi na całym świecie. W Polsce (która w odróżnieniu od innych krajów bloku wschodniego też transmitowała to wydarzenie) największe wrażenie zrobiła transmisja radiowa - nie każdy miał wówczas telewizor.

Program Apollo zainspirował wielu filmowców, czego najbardziej znanym przykładem jest “Apollo 13” Rona Howarda z roku 1995, pokazujący, jak amerykańska załoga poradziła sobie z poważną awarią. W roku 2018 na ekrany wszedł amerykański dramat biograficzny „Pierwszy człowiek” w reżyserii Damiena Chazelle’a, opowiadający o Neilu Armstrongu.
Lądowanie na Księżycu było wydarzeniem tak niezwykłym, że nadal są osoby kwestionujące, jakoby w ogóle miało ono miejsce. Do roku 1972 roku NASA wysłała na powierzchnię Księżyca łącznie 12 osób biorących udział w misjach Apollo od 11 do 17 (Apollo 13 z powodu problemów technicznych musiał zrezygnować z lądowania).
O mitach narosłych wokół lądowania pisał na przykład dla PAP pisarz fantastyki i publicysta Marek Oramus https://dzieje.pl/rozmaitosci/mitologia-wokol-ladowania-na-ksiezycu.