Aangekomen onderaan de ladder, zei Amstrong: "I'm going to step off the LEM now" (verwijzend naar de Maanlander).
Hij draaide zich om en zette zijn linkervoet op het Maanoppervlak om 2:56 UTC,
21 juli, 1969, om vervolgens te zeggen:

"That's one small step for [a] man, one giant leap for mankind.",

ofwel in het Nederlands:

"Dat is een kleine stap voor [een] mens, een reuzensprong voor de mensheid".

Ongeveer een kwartier na de eerste stap, volgde Aldrin om de tweede mens te worden die voet zette op de Maan.
Vervolgens begon het duo aan zijn opdracht om te onderzoeken hoe een mens zich op het Maanoppervlak kan voortbewegen.
Al snel werd een plakkaat onthuld om hun vlucht en landing te herdenken en plantten ze de nationale vlag van de Verenigde Staten.
Deze had aan de bovenkant een metalen staaf om hem horizontaal te houden.
Omdat die niet helemaal uitgetrokken was en de vlag strak opgevouwen en verpakt was geweest, leek het alsof de vlag wapperde.
Kort na het planten van de vlag telefoneerde president Richard Nixon vanuit het Witte Huis met een vooraf samengestelde korte boodschap.
Nixon sprak ongeveer een minuut, waarna Armstrong in ongeveer dertig seconden een dankwoord uitsprak.

Armstrong en Aldrin zetten vervolgens een pakket meetinstrumenten op het Maanoppervlak.
Daarna liep Armstrong naar wat nu bekendstaat als de Oostkrater,
een wandeling van 59 m en de langste die Armstrong of Aldrin op de Maan maakte.
In totaal verzamelden beiden 21,32 kilo stenen.
Armstrongs laatste opdracht was het achterlaten van een klein pakket gedenktekens ter nagedachtenis aan de overleden Soviet-kosmonauten Yuri Gagarin en Vladimir Komarov en de eveneens bij een ruimtemissie omgekomen Apollo 1-astronauten Gus Grissom, Ed White en Roger B. Chaffee.

Bij de Maanlanding werden ongeveer honderd kleurenfoto's geschoten.
De meeste fotowerkzaamheden werden uitgevoerd door Armstrong die een Hasselblad-fotocamera gebruikte.
Van Armstrong zelf zijn vijf foto's gemaakt.

Om 17:54 UTC op 21 juli stegen de twee astronauten op.
Ze koppelden om 21:35 UTC aan de Commando-module met Collins.

De reis eindigde op 24 juli.
Om 16:21 UTC werden de Command- en Service-Module gescheiden, en een half uur later landden de drie mannen in de Grote Oceaan, waar ze werden opgepikt door de U.S.S. Hornet.

De Command Module "Columbia" staat tentoongesteld in het National Air and Space Museum te Washington D.C.
De stijgtrap van de maanlander "Eagle" is op een onbekende plek op de Maan te pletter geslagen, de daaltrap staat nog altijd onaangeroerd op haar oorspronkelijke landingsplaats.

Tijdens deze missie werd een laserreflector geplaatst.
Hiermee kon NASA meten dat de afstand tussen de Maan en de Aarde jaarlijks met 3,8 centimeter toeneemt.