El 16 de Julio de 1969, la nave propulsada por un cohete Saturno V, despegó desde el Complejo 39A del Centro Espacial Kennedy en Florida, con los astronautas Neil Armstrong, Edwin Aldrin y Michael Collins.
Eran las 9:32 del día y solo 12 minutos después el cohete entraba en órbita, era la cuarta misión de Apolos y su misión era llegar a la luna. Tras cuatro días en el espacio entraron a la órbita lunar, en ese momento Armstrong y Aldrin pasaron al módulo lunar, llamado Águila, mientras que Collins permanecía en el Módulo de mando Columbia. El Águila se separó del módulo de mando.
En ese momento, el módulo lunar comenzó a descender en el Mar de la Tranquilidad y tras horas de igualar la presión del módulo lunar con la de la Luna, ambos astronautas descendieron del módulo, sin embargo, fue Neil Armstrong quien piso por primera vez la luna el 20 de julio a las 10:56 horas de Florida.
En ese momento, Armstrong dijo ante la mirada de millones de personas alrededor de todo el mundo, que observaron este histórico acontecimiento a través de la televisión, su famosa frase: “Este es un pequeño paso para el hombre, pero un gran salto para la humanidad”.
En seguida, Aldrin describió la superficie lunar, la cual calificó con la frase: “Magnífica desolación…Desde aquí se aprecia un panorama bellísimo. Es un poco parecido a algunos desiertos de los Estados Unidos”. Además, tomaron fotografías, manejaron una cámara de televisión, colocaron una bandera de los Estados Unidos y depositaron una placa metálica con la siguiente inscripción: “Aquí los hombres del planeta Tierra han puesto el pie sobre la Luna por primera vez. Julio de 1969 D.C. Hemos venido en paz en nombre de toda la humanidad”.
Pero su exploración fue más que una transmisión en vivo, ya que instalaron un reflector de rayos láser destinado a medir con exactitud la distancia entre la Tierra y la Luna, un sismógrafo para registrar terremotos lunares, una pantalla para medir la intensidad del viento solar y mediante picos y palas recogieron arena y fragmentos de rocas lunares para traerlas a la Tierra.
Después de descansar en el Águila, Armstrong y Aldrin realizaron la última salida lunar para recorrer y explorar parte de la zona en la que habían alunizado, por lo que al volver regresaron al módulo de mando. Por lo que al llegar abandonaron la plataforma de frenado del Águila e iniciaron el viaje de regreso a la Tierra.
El 24 de julio, el módulo de mando cayó en aguas del Océano Pacífico, cerca de Hawai, e inmediatamente los astronautas fueron puestos en cuarentena para prevenir cualquier posibilidad de que hubieran traído algún germen desconocido de la Luna
Mientras tanto, las muestras de rocas lunares eran estudiadas por los científicos, quienes descubrieron que se trataba de materiales idénticos a los que se encuentran en la Tierra en rocas ígneas (resultantes de fusiones) y en los meteoros. No se encontró ningún elemento biológico, lo cual confirmaba la inexistencia de cualquier forma de vida pasada o presente en la Luna.
La elaboración de los datos de distintos análisis mostraron que la Luna, al igual que la Tierra, tiene una constitución en estratos, y que en un tiempo estuvo en estado fluido, al igual que se encontraba nuestro planeta hace 4500 millones de años.
Con el Apolo XVII terminó la carrera por conquistar la Luna debido a motivos económicos.