“阿波罗”载人登月行动堪称20世纪人类最宏伟的工程之一。它于1961年5月正式拉开帷幕，为了保证计划的实现，美国人表现出了极大的爱国热忱，他们采取了后来被事实证明行之有效的“三步走”的办法。
确定登月方案登月方案包括论证飞船登月飞行轨道和确定载人飞船总体布局。美国的有关科学家为实施“阿波罗”载人登月计划拿出了四种方案，即“直接登月”“地球轨道会合”“月球轨道会合”“月球表面会合”。但是，每种方案随后都表明存在着各种不易解决的问题。后来，一位名叫霍博特的工程师提出了第五种方案-月球轨道会合方案，这种方案的要点是：从地球上发射一枚推力为750万磅（340.8万千克）的“土星5号”火箭，将装载三名航天员的“阿波罗”飞船推向月球。
“阿波罗”飞船绕着月球轨道运行，但整艘飞船并不在月球上降落，而是释放载两人的登月舱降落月球表面，第三名航天员则留在飞船上。当他的两个同伴在勘察月球表面时，他一路环绕月球飞行。当勘察工作完成后，月球上的两名航天员就乘登月舱的上升段返回月球轨道，与绕月飞行的飞船对接，三人会合后返回地球。
经过反复论证，最后选定了月球轨道会合方案，相应地确定了由指令舱、服务舱和登月舱组成飞船的总体布局。实施四个辅助措施（1）在1961～1965年发射了9个“徘徊者”探测器，用以了解未来的“阿波罗”飞船在月面着陆的可能性。（2）1965～1968年发射7个“勘测者”探测器，了解月球土壤的理化特性。（3）1966～1967年发射5个探测器，对40多个预选着陆地点进行详细观测，从中选出10个登月点。
（4）1965～1966年发射10艘“双子星座”飞船，进行生物医学研究和操纵飞船机动飞行、对接及舱外活动训练等。研制运载火箭和飞船研制低轨道运载能力为127吨的大推力“土星5号”运载火箭和“阿波罗”飞船，这是该工程的“重头戏”。“阿波罗1号”-1967年1月27日，准备进行载人模拟发射，在地面做测试时座舱失火，三名航天员丧生。“阿波罗2～6号”-1967年～1968年，吸取“阿波罗1号”的惨重教训，“阿波罗”飞船进行了5次不载人在地球轨道上的飞行试验。“阿波罗7号”-1968年10月11日，“阿波罗”飞船进行载人绕地球飞行试验。
第一次载人（不带登月舱）绕地球轨道飞行，试验飞船性能和航天员在地球轨道的活动能力。“阿波罗8号”-1968年12月21日，“阿波罗”飞船进行载人绕月飞行试验。第一次成功实现载人（不带登月舱）绕月飞行，近月点约110千米。“阿波罗9号”-1969年3月3日，“阿波罗”飞船进行载人绕月飞行试验。携带登月舱载人绕地球飞行。“阿波罗10号”-1969年5月18日，“阿波罗”飞船进行载人绕月飞行试验。
携带登月舱载人绕月飞行，并模拟登月，近月点约110千米。“阿波罗11号”-1969年7月16日，“阿波罗”飞船载人在月球着陆。人类第一次载人飞行登月成功，登月点为静海地区，月面停留21时36分，航天员采集月球样品21.55千克，并在月球上安装了探测仪器。“阿波罗12号”-1969年11月14日
，“阿波罗”飞船载人在月球着陆。
人类第二次载人飞行登月成功，登月点为风暴洋地区，月面停留31时31分，航天员在月面工作7小时45分，采集月球样品34.35千克，也在月球上安装了探测仪器。“阿波罗13号”-1970年4月11日，载人月球着陆。在进入环月轨道前，因服务舱氧气罐爆炸而取消登月，绕过月球成功返回。“阿波罗14号”-1971年1月31日，载人月球着陆。
人类第三次载人飞行登月成功，登月点为弗拉摩洛高地，月面停留33时30分，航天员在月面工作9时22分，采集月球样品42.28千克，在月球上安装了探测仪器。“阿波罗15号”-1971年7月26日，载人月球着陆。
人类第四次载人飞行登月成功，登月点为哈德利月溪附近，月面停留66时55分，航空航天员在月面工作18时35分，采集月球样品77.5千克。第一次携带月球车登月勘察，月球车在月面行程27千米，还投放了测量月球周围粒子和磁场情况的子卫星。人类登月活动“阿波罗16号”--1972年4月16日，载人月球着陆。
人类第五次载人飞行登月成功，登月点为笛卡儿高地，月面停留71时2分，航天员在月面工作20时14分，采集月球样品95.71千克。第二次携带月球车登月勘察，月球车行程27.1千米，也投放了测量月球周围粒子和磁场情况的子卫星。“阿波罗17号”-1972年12月7日，载人月球着陆。
最后一次载人飞行登月成功，登月点为陶拉斯-利特罗山谷，月面停留74时59分，航天员在月面工作22时3分，采集月球样品110.52千克。第三次携带月球车登月勘察，月球车行程36千米。“阿波罗”计划的效益整个“阿波罗”载人登月计划共耗资255亿美元，是当代规模最大、耗资最多的科技项目之一。它的实施催生了20世纪六七十年代液体火箭、微波雷达、无线电制导、合成材料、计算机等高科技工业。
后来又由于将该计划中取得的技术进步成果向民用方面转移，带动了整个科技的发展与工POLLO 用产生的效益，远远超过计划本身所带来的直接经济效益与社会效益。据不完全统计，从“阿波罗”载人登月计划派生出了3000多项应用技术成果。在登月后的短短几年内，这些应用技术就取得了巨大的效益。Conrad Gordon光荣的“阿波罗11号”飞船》1969年7月16日，是人类历史上具有特殊意义的一天。
美国“阿波罗11号”飞船载着阿姆斯特朗、科林斯和奥尔德林等三名航天员开始了拜访月球的航行。“阿波罗11号”飞船的发射现场位于美国佛罗里达半岛的肯尼迪航天中心，当时针指向美国东部地区夏令时9时32分（世界时13时32分），“土星5号”火箭徐徐离开地面，推动“阿波罗11号”飞船，带着整个人类的光荣和梦想出发了。发射后2分42秒，第一级火箭自动脱落。
当达到182千米高度时，第二级火箭自动脱落，这时飞船的速度达到每秒68千米。离地9分5秒后，第三级火箭发动机启动工作，此时，飞船的高度为2650千米，速度为每秒7.67千米。
从地球到月球大约有38万千米，飞船经过75小时的长途跋涉后，按照地面指挥中心的命令，减速飞行，进入了远月点313千米、近月点113千米的椭圆轨道。航天员们开始紧张地进行着登月前的准备工作，其中最主要的一项是指令长阿姆斯特朗和登月舱驾驶员奥尔德林要进入名字为“鹰”的登月舱，而指令舱驾驶员科林斯则仍留在称作“哥伦比亚”的指令舱中。人类登月活动登月舱的发动机被点燃后，很快与指令舱分离，载着两名航天员缓慢朝月球飞行，指令舱则继续绕月飞行。7月20日20时17分43秒（世界时。
本部分以下所述时间同），“鹰”在月面静海上的一角平稳降落。21日11时39分，阿姆斯特朗打开登月舱的舱门挤了出去，他小心翼翼地把梯子竖在月面（在地球上未曾模拟过此动作）上后，带着电视摄像机慢慢走下梯子，踏上月球表面。
15分钟后，奥尔德林也踏上了月球，成为第二个踏上月球的人。阿姆斯特朗把一根标桩打入土里，把电视摄像机架在上面。他和奥尔德林树立起了一块纪念碑。碑上题着“公元1969年7月，来自地球的人类第一次登上月球，我们为全人类的和平而来”字样，并标有地球东西半球图像及航天员和总统尼克松的签名。
他们神色庄重地将一面用铁丝缚在旗杆上的美国国旗安插在了月面上。之后，阿姆斯特朗与美国总统尼克松通了电话，他们交谈了足足5分钟。阿姆斯特朗和奥尔德林在月球表面安放了“阿波罗”载人登月计划初期科学实验组件，其中包括一台被动式月震仪和一台激光测距反射镜。他们使用铲子和带有爪的探杆进行了岩石和土壤标本的收集。
阿姆斯特朗还走到了距离登月舱100米左右的地方（这是他们两人在月球表面最远的活动距离），把一个缅怀为航天事业牺牲的航天员纪念牌放在了月面上。3个小时过后，他们在地面中心的命令下停止作业，从月球返回登月舱内。
22日6时35分，登月舱“鹰”与在空中等候的“阿波罗11号”指令舱对接成功。随后，登月舱被甩向了太空。他们很快就离开环月轨道，踏上返回地球的旅途。7月24日16时50分，“阿波罗11号”飞船的指令舱和三名登月英雄降落在太平洋中部的海面上，人类首次登月宣告圆满结束。
守候在那里的航空母舰“大黄蜂号”上的直升机立即出动，尼克松总统亲自登上了回收船欢迎航天员返回地球。为了保证阿姆斯特朗、科林斯和奥尔德林三名航天员没有在月球上感染某种未知疾病，他们接受了隔离检查。8月13日，他们离开了隔离区并接受美国民众的欢呼，同一天在纽约、芝加哥和洛杉矶都举行了为他们庆祝的游行。
当日晚上，在洛杉矶为“阿波罗11号”成员举行国宴，总统尼克松向每名航天员颁发了总统自由勋章。之后，他们被派到国外进行了一次为期45天的“伟大的一步”访问，先后去了25个国家。如今，“阿波罗11号”飞船的指令舱被陈列在华盛顿的美国国家航空航天博物馆的主展厅正中。