1969年7月16日，美国东海岸佛罗里达州卡纳维拉尔角的肯尼迪宇宙飞行中心的发射场上，一支象36层楼房、高110米的巨型火箭在震耳的轰鸣声中起飞了。这是世界上威力最强大的运载火箭——土星5号。火箭第一级有5台发动机，它们各有6928吨推力。点火后，这个3200吨的巨物便迅速飞向高空。由它和登月舱组成的阿波罗11号宇宙飞船将把第一批登月者送上月球。
起飞后12分钟，第一、二级火箭已脱离飞船，第三级火箭进入绕地球飞行的轨道。在绕地飞行的轨道上进行飞行修正和检查后，第三级火箭重新点火，飞船很快超过了第二宇宙速度（114公里／秒），向月球飞去。25小时后，飞过地一月系中点（距地球19万2千公里），61小时后达到地球和月球引力相等的平衡点。以后，飞船开始在月球的引力下运动，75小时以后达到离月球500～600公里的上空而进入绕月球飞行的轨道。
阿波罗飞船有指挥舱、服务舱和登月舱三部分。7月21日登月舱连同两位宇航员在月面上缓缓着陆。另一位宇航员则在指挥舱内继续绕月球飞行。22日在月面考察结束以后，登月舱的上升段起飞，与指挥舱对接。登月的两位宇航员再次进入指挥舱。一小时后，登月舱与指挥舱分离，登月舱落回月面，宇航员进行了一次月震试验。此时，服务舱的火箭开始二作。待进入大气层时，服务舱和指挥舱分离。服务舱穿越大气层后坠毁。7月24日指挥舱重新进入地球大气层，落在太平洋上，回到地面的指挥舱只有5600千克重。