尼爾·奧爾登·阿姆斯特朗（Neil Alden Armstrong，1930年8月5日－2012年8月25日）在美國國家航空航天局服役時，於1969年7月21日時成為了第一個踏上月球的太空人，也是第一個在地球外星體上留下腳印的人類成員，而其搭檔巴茲·奧爾德林也成為了第二位登上月球後安全返回的人，兩人在月球表面停留了兩個半小時。阿姆斯特朗的首次太空任務是雙子星座8號，在這次任務中，他和大衛·斯科特執行了歷史上第一次軌道對接。
1969年7月，阿姆斯特朗在執行他的第二次也是最後一次太空任務阿波羅11號時，邁出了「人類的一大步」。
2012年8月25日，因心臟搭橋手術後的併發症逝世，享年82歲。其家人在一份聲明中稱，阿姆斯特朗死於8月初心臟搭橋手術後的併發症。美國總統歐巴馬27日下令，全國將在首位成功登月的太空人阿姆斯特朗葬禮舉行之日全天降半旗，向這位傳奇人物致敬、寄託哀思。阿姆斯特朗逝世消息公布之後，美國及世界各地民眾也通過各種方式緬懷這位登月先驅。美國航天局月球科學研究所則通過網絡呼籲大眾「對月亮眨眨眼睛」向他致敬。
飛向月球
阿波羅11號發射時，阿姆斯特朗的心率達到每分鐘109下，對他來說發射的第一階段尤其吵——比雙子星8號的發射要吵得多。相對於雙子星太空飛行器，阿波羅太空艙要略大一些；但很幸運，三人都沒有患其他太空人曾遇到過的太空適應綜合症。阿姆斯特朗特別高興，他小時候曾暈車，大量的翻轉動作後可能會出現暈眩。
阿姆斯特朗的目的僅僅是安全地降落，而沒有一個特別的降落點。由於相對寬鬆的降落要求，阿姆斯特朗對登月的具體地點也不是特別在意。降落點火三分鐘後，他發現登月艙提前兩秒飛越了指定的環形山，意味著登月點將偏離計劃中的位置好幾英裡。登月艙「鷹號」的降落雷達找到目標後，出現了幾次錯誤。第一次是1202號錯誤；雖然任務前進行了大量的訓練，阿姆斯特朗和奧爾德林仍不記得代碼代表的錯誤。對於阿姆斯特朗警報聲大作更多的是一種幹擾而並不使他特別擔心；之前的試飛員生涯使他明白只要儀器還在正常工作，探測器還在獲得數據，就沒有必要放棄任務。1202號警報（以及後來的1201號警報）是由登月艙電腦的演算溢位。
阿波羅11號登月的一個插曲就是降落時只剩幾秒鐘的燃料了。其實，阿姆斯特朗對燃料並不是特別擔心；他在訓練時多次使用登月訓練機在只剩不到15秒的燃料時安全降落。他相信哪怕登月艙在離地15米時燃料用盡都沒有問題。任務後的研究顯示登月艙當時還剩下約50秒的燃料。
1969年7月20日20點17分39秒（UTC）成功降落後，阿姆斯特朗對指揮中心和整個世界說的第一句話是「休斯頓，這裡是靜海基地。『鷹』著陸成功。」作為慶祝，奧爾德林和阿姆斯特朗只是握了一下手，拍了拍對方的肩膀就迅速開始登月後的任務步驟。由於對降落後可能的突發事件不確定，任務計劃中兩位太空人需要在著陸後立刻做好緊急情況下迅速起飛的準備。
踏上月球
航空航天局的正式任務計劃安排兩位太空人在走出登月艙前先休息一會兒。兩人都不是很累，於是阿姆斯特朗詢問是否可以將月表行走提前到（休斯頓時間的）傍晚。準備停當，登月艙被減壓，艙門打開，阿姆斯特朗緩慢地扶著梯子走下了登月艙。1969年7月21日凌晨2點56分（UTC），阿姆斯特朗的左腳踏上了月球，並說：
這是一個人的一小步，卻是人類的一大步。（That's one small step for (a) man, one giant leap for mankind.）
阿姆斯特朗在這句話中漏掉了一個字母「a」（one small step for a man），使句子不通：單獨的「man」往往指的是「人類」而不是「個人」。阿姆斯特朗事後承認他有時會漏掉個別的音節，但他也「希望歷史允許我犯下這個小錯並意識到我當時不是故意漏掉的——雖然我也可能只是發音很輕。」
阿姆斯特朗在月球上的一句話其實是「我馬上就要從登月艙上邁開了」，之後他轉身，踏在了月球表面上。此時，美國之音正在轉播英國廣播公司（BBC）的信號，當時全世界約有四億五千萬人在關注著這一瞬間 。
阿姆斯特朗邁出第一步後十五分鐘，奧爾德林也踏上了月球，成為了第二位踏上月球的人類成員。他們開始測試人類在月球上行走的可行性。一開始他們還掀開了登月艙梯子上登月紀念牌的遮蓋物，並在地上插了一面美國國旗。這面國旗的頂端有一根鐵絲，使旗子在無風的情況下依然能夠展開。由於鐵絲沒有被拉直，國旗之前也一直是被摺疊起來的，所以看起來似乎是有風在吹一般。地面上關於是否應該插國旗曾引起爭論，阿姆斯特朗認為這不是一個大問題。迪克·斯雷頓曾告訴阿姆斯特朗他們會收到特別的通訊，但沒有說信號那一頭會是總統理察·尼克森。
返回
回到登月艙後，艙門被關閉，艙內重新加壓。在準備重新起飛時，兩位太空人發現他們不小心折斷了一個斷路器開關。如果無法修復，登月艙無法點火。奧爾德林使用一支原子筆進行連接，登月艙得以點火。奧爾德林仍然保留了這支救了他們命的原子筆。登月艙的起飛部分帶著兩位太空人進入月球軌道，與指令艙重新對接，返回地球。
為了保證太空人們沒有在月球上感染某種未知疾病，三人返回後被隔離了18天。之後三人被派到世界各地進行了一次45天的「偉大的一步」（Giant Leap）訪問。阿姆斯特朗之後在鮑勃·霍普（Bob Hope）的勞軍聯合組織（United Service Organizations，USO）活動中亮相，回答士兵們的一些問題，消除他們的反戰情緒。
後續
阿波羅11號任務後不久，阿姆斯特朗宣布他不會再次進入太空。在高級研究辦公室（Office of Advanced Research and Technology）擔任副主任13個月後，1971年8月，他從航空航天局辭職，在辛辛那提大學（University of Cincinnati） 工程系擔任教授。