冷战时期，苏美两国展开了一系列的争夺与竞赛，从陆上打到海上，又从地上打到天上。在空间竞赛的推动下，美国总统肯尼迪在1961年提出“10年内把一个人送上月球，并使他安全返回”的要求。据此，美国制定了一个庞大的“阿波罗登月计划”。
这是一个极其复杂的系统工程，它要求研制出一种威力强大的火箭，以把阿波罗45吨重的有效运载推出地球引力；飞船和火箭要有极精确的控制设备；各部件高度可靠；要为宇航员提供较长时间的适合的生活环境和工作条件；要有精确可靠的通讯联系和跟踪设备；要充分了解月球本身的情况，以便选择一个良好的着陆地点等。
为了实施这个计划，美国动员了120所大学、2万家企业，400万人参加，耗资240亿美元。终于，这个计划要实现了。
1969年7月20日，世界各地数以亿计的观众坐在电视机前，等待着这一伟大时刻的到来。
7月16日早晨9点32分，美国阿波罗号宇宙飞船连同它的36层楼房高的土星5号火箭在肯尼迪角的39A综合发射台发射了。在飞船上的是民航机长尼尔·阿姆斯特朗和两个空军军官小埃德温·奥尔德林上校和迈克尔·科林斯中校。土星号的第三级把他们送进了一条110英里高的轨道。把一切工作系统检查了两个半小时之后，他们再度发动了第三级火箭，这使他们获得了每小时24245英里的速度，脱离地球大气层向25万英里外的月球前进。
在离地球5万英里处，科林斯操纵名为“哥伦比亚”的指挥舱，使它与称为“鹰”的脆弱的登月舱正面相对。“哥伦比亚”和“鹰”互相一钩住，土星号的第三级就被抛弃了。航行的第二天，他们开动了“哥伦比亚”的发动机。阿姆斯特朗和奥尔德林爬过两个运载工具之间的管道，进入了登月舱“鹰”号，那天黄昏，宇航员们就进入了月球的重力场。这时他们离月球已不到4．5万英里，速度越来越快了。
第三天下午，他们把速度降低到每小时3736英里，进入绕行月球的轨道。
第四天下午3点，登月舱同“哥伦比亚”分开，他们发动了宇宙飞船，朝着月球上的静海飞去。
他们在距离月球表面9．8英里处进入了一条低轨道，在一片可怕的满是高山和火山坑的月球荒野上飞行。这时，休斯顿的一部计算机开始在他们的仪表上闪光，向他们发出警报。现在已如此接近目的地，他们当然不能回头，于是他们就根据在休斯顿的一个青年指导官员的指示向前飞去，阿姆斯特朗掌握着操纵器，奥尔德林不停大声读出仪器上显示出的航行速度和高度。他们在下降的最后时刻，遇到了一些麻烦。当阿姆斯特朗发现他们将落在广阔的不可接近的西火山坑时，“鹰”舱月球之间的距离已不到500英尺了。他向那火山坑外面飞去，但这计划外的延长路程，意味着他快要用完燃料了；他必须立即作出决定，要么转向那边去，要么冒坠毁的危险。就在这一刹那，他前面的仪表盘上发出了两道白光，显出接触月球字样。“鹰”舱已经着陆了。
他说：“休斯顿，这里是静海基地，‘鹰’舱已经着陆。”他讲这句话的时间是1969年7月20日，星期日，美国东部时间下午4点17分42秒。
把仪器检查了3个小时之后，两个宇航员向休斯顿请示，他们可否省去预定的4个小时休息时间而就在现在下机。休斯顿回答：“我们支持你们这一行动。”于是他们穿上了价值30万美元的特制太空衣，降低了登月舱内的压力。阿姆斯特朗背朝外，开始从九级的梯子上慢慢下去。在第二级阶梯上他拉了一根绳子，拉开了电视照相机的境头，让5亿人看到他小心地下降到荒凉的月球表面上去。
图 阿姆斯特朗在月球上的脚印
阿姆斯特朗的九号半的靴子接触了月球表面，他说：“对一个人来说，这是小小的一步，但对整个人类来说，这是一巨大的飞跃。”此时时间是下午10点56分20秒。阿姆斯特朗拖着脚步在地上走来走去。他说，“月球表面是纤细的粉末状的，它像木炭粉似的一层一层地粘满了我的鞋底和鞋帮。我一步踩下去不到1英寸深，也许只有英寸，但我能在细沙似的地面上看出自己的脚印来。”
阿姆斯特朗把那细粉状的物品捡放一些在他太空衣的裤袋里。
在阿姆斯特朗下舱后19分钟，奥尔德林走到他身旁来说，“美呵，美呵，壮丽的凄凉景色。”阿姆斯特朗把一根标桩打入土里，把电视摄影机架在上面。样子像蜘蛛的“鹰”舱离镜头60英尺远，正处于电视图象的中央，它后面就是外层空间的永恒的夜。这里的重力只有地球的1／6，因此电视观众们看到这两人像羚羊似的跳来跳去，并听到奥尔德林说，“当我要失去平衡的时候，我发现恢复平衡是十分自然而又非常容易的事。”他竖起了一面3英尺长5英尺宽的美国旗，它是用铁丝缚在旗杆上的，奥尔德林向它行礼。他们还存放了一个盛有76国领导人拍来的电报的容器和一块不锈钢的饰板，上面标着下列字样：“来自行星地球的人于纪元1969年7月第一次在这里踏上月球。我们是代表全人类和平来到这里的。”
他们收集50来磅石块供科学研究之用，并测量他们太空衣外面的气温：阳光下是华氏234度，阴处是零下279度。他们摆出一长条金属箔来收集太阳粒子，架起测震仪来记录月球震动，还架起反射镜来把结果送给地球上的望远镜。在半夜里他们回到“鹰”舱，总共在月球上停留了21小时又37分钟之后，发动引擎离开了月球。
下午1点56分，柯林斯使“哥伦比亚”朝向地球，就发动引擎，使指挥舱摆脱了月球的引力，回程需要60个小时。那天晚上，宇航员们通过电视送到地球上来一幅摄自175000英里外的地球本身的照片。他们以每小时24602英里的速度航行，在太平洋上空57英里重新进入了地球的大气层。在这一阶段的最关键时刻，宇宙飞船的挡板被四千度的高温烤焦了，云把指挥舱包围起来，因此无线电联系中断了三分钟。
守候着的美国航空母舰“大黄蜂”号上的雷达已探测到正降落的“哥伦比亚”宇宙飞船在13．8英里外，在三个83英尺的橙色和白色的降落伞下疾降。指挥舱溅落在海面上，激起六英尺高的大浪，并倾翻了。指挥舱内三人努力把舷边的气袋充了气，使它恢复了平衡。“大黄蜂”号上起飞的直升机在他们头顶盘旋，引导这只船开往目的地。尼克松总统在舰桥下挥动双筒望远镜，“大黄蜂”号舰上的乐队吹奏起了《哥伦比亚，你是海上明珠》；在整个美国和许多外国城市里，教堂钟声四起，气笛长鸣，汽车驾驶人都按响了车上的喇叭。
这次登月成功以后，阿波罗计划又进行了16次飞行，其中5次登月成功，共有12名宇航员在月球上留下自己的脚步。他们在月面上停留了300小时，探测80小时。安装了自动月震仪、激光反射仪、太阳风测试仪等多种科学仪器，建立了5座核动力科学实验站，并从月球上运回了岩石、土壤384．6公斤。
阿波罗的成功登月，极大地促进了电子科学技术、电子计算机、自动控制、遥控、遥测遥感、材料、力学、发动机、能源等一大批科学技术以及管理科学的发展。