1969年7月16日，美國東海岸佛羅里達州卡納維拉爾角的肯尼迪宇宙飛行中心的發射場上，一支象36層樓房、高110米的巨型火箭在震耳的轟鳴聲中起飛了。這是世界上威力最強大的運載火箭——土星5號。火箭第一級有5臺發動機，它們各有692.8噸推力。點火後，這個3200噸的巨物便迅速飛向高空。由它和登月艙組成的阿波羅11號宇宙飛船將把第一批登月者送上月球。

起飛後12分鐘，第一、二級火箭已脫離飛船，第三級火箭進入繞地球飛行的軌道。在繞地飛行的軌道上進行飛行修正和檢查後，第三級火箭重新點火，飛船很快超過了第二宇宙速度（11.4公里/秒），向月球飛去。25小時後，飛過地一月系中點（距地球19萬2千公里），61小時後達到地球和月球引力相等的平衡點。以後，飛船開始在月球的引力下運動，75小時以後達。到離月球500～600公里的上空而進入繞月球飛行的軌道。

阿波羅飛船有指揮艙、服務艙和登月艙三部分。7月21日登月艙連同兩位宇航員在月面上緩緩著陸。另一位宇航員則在指揮艙內繼續繞月球飛行。22日在月面考察結束以後，登月艙的上升段起飛，與指揮艙對接。登月的兩位宇航員再次進入指揮艙。一小時後，登月艙與指揮艙分離，登月艙落回月面，宇航員進行了一次月震試驗。此時，服務艙的火箭開始二作。待進入大氣層時，服務艙和指揮艙分離。服務艙穿越大氣層後墜毀。7月24日指揮艙重新進入地球大氣層，落在太平洋上，回到地面的指揮艙只有5600千克重。