پس از پایان جنگ، آرمسترانگ به نیروی هوایی ایالات‌متحده آمریکا راه یافت و بیش از ۹۰۰ پرواز انجام داد. او فارغ‌التحصیل دانشگاه پردو بود و تحصیلات خود را در دانشگاه کالیفرنیای جنوبی تکمیل کرد. این فضانورد طی ماموریت تاریخی آپولو ۱۱ در ۲۰ جولای ۱۹۶۹ (۲۹ تیر ۱۳۴۸) روی کره ماه قدم گذاشت. آرمسترانگ در لحظه تاریخی که قدم روی کره ماه گذاشت، جمله‌ای بر زبان آورد که در تاریخ ماندنی شد: «این گامی کوچک برای یک انسان و جهشی بزرگ برای بشریت است.» او در خاطراتش گفته است: «من آدمی احساسی نیستم. وقتی خانه والدینم را ترک کردم گریه نکردم. هنگامی که در ناسا کار پیدا کردم گریه نکردم و حتی وقتی روی ماه پا گذاشتم گریه نکردم. اما وقتی از روی ماه به زمین نگاه کردم، بغضم گرفت. با تردید با پرچمی که بنا بود روی ماه نصب کنم بازی می کردم. از آن فاصله، رنگ و نژاد و ملیتی نبود. ما بودیم و یک خانه گرد آبی...

با خود گفتم: انسان‌ها برای چه می‌جنگند؟

شست دستم را به سمت زمین گرفتم و تمام دارایی‌ام و کره‌زمین با آن عظمت پشت شستم پنهان شد و من اشک ریختم.»

نیل آرمسترانگ در ۲۵ آگوست ۲۰۱۲ در اوهایو از دنیا رفت.