阿姆斯特朗，1930年8月5日出生于俄亥俄州瓦帕科内达市。这个地方位于美国与加拿大交界的伊利湖南岸。他从上小学起就好做空中飞行的梦，常常仿学梦中的感觉，站在床上，屏住呼吸向上跳，想一下子就飞起来。父亲说他是人不是鸟，想在空中飞是痴心妄想，他自己也觉得好笑。不过他确实喜欢飞行，从9岁起就爱玩飞机和飞机玩具，甚至自己攒钱买材料制作飞机模型。
阿姆斯特朗14岁开始接受飞行训练，16岁时就获得了飞行员证书。1949年至1952年，他在海军当飞行员，1953年进入印第安那州的珀杜大学学习航空专业，毕业后在爱德华兹空军基地当试飞员。他是一名优秀的喷气式飞机驾驶员，后来参加驾驶X-15火前飞机的飞行，创造过X-15火箭飞机飞行高度和速度的世界记录。
1962年9月，阿姆斯特朗被选为第二批9名航天员之一。4年后的1966年3月16日，他首次参加太空飞行。他担任“双子星座”8号飞船指令长，和航天员斯科特一起驾驶飞船进入地球轨道。在飞船绕地球飞行第4圈时，要试验与先期发射上天的“阿金纳”不载人航天器对接。由于飞船上一个推力器发生故障，引起对接后的联合体自旋，阿姆斯特朗沉着冷静地处理故障，解除对接，提前结束联合飞行试验，驾驶飞船在太平洋上溅落，紧急返回地球。这次太空飞行只历时10小时42分钟，绕地球6.5圈。由于阿姆斯特朗的勇敢和镇静，果断地排除险情，避免了一场太空事故。从这次为载人登月飞行准备进行的太空对接试验，阿姆斯特朗获得了有益的经验。
到1969年5月，“阿波罗”10号飞船完成载人月球轨道飞行，美国的阿波罗载人登月计划便进入了正式的登月准备工作。美国航空航天局根据计算机记录下的所有航天员太空飞行时的操作方法、心脏活动、判断力、配合能力等情况以及地面训练成绩，最后从50名航天员中选出阿姆斯特朗、奥尔德林、科林斯三人作为首批登月者，阿姆斯特朗担任飞行指令长，奥尔德林为登月舱驾驶员，科林斯为指令舱驾驶员。他们集中在休斯敦的约翰逊航天中心进行了8次登月模拟训练，参加了一次登月演习。一切准备就绪了。
1969年7月16日美国东部时间9时32分，在卡纳维拉尔角聚集了上百万人，观看“阿波罗”11号飞船升空的壮观景象。这一天天空晴朗，万里无云，一枚“土星”5号运载火箭托着“阿波罗”11号飞船送入太空，飞船经过3天飞行后，于19日12时进入月球引力圈，飞行完全正常。20日凌晨，飞船到达距月球4500千米处，接到休斯敦飞行指挥中心的指令，飞船辅助发动机启动，飞船减速，开始进入远月点313千米、近月点113千米的月球轨道。经过2圈飞行，把轨道降到远月点121千米、近月点101千米，绕月球一圈约2小时，有三分之一的时间在月球背面飞行。在月球轨道上，航天员们做好了登月准备，阿姆斯特朗和奥尔德林进入登月舱，这个舱以“鹰”命名；科林斯则留在指令舱，这个舱以“哥伦比亚”命名。两舱开始用呼号与休斯敦飞行指挥中心联系，等待分手。
21日凌晨2时许，在飞船飞行到第13圈时，登月舱与指令舱分离。“鹰”舱点燃降落火箭，向月面飞去。在“鹰”舱以8米每秒的速度下降到离月面150米高处时，阿姆斯特朗发现舱下有一个直径大约180米的大火山口。他手握操纵杆，给登月舱加足马力，在5时17分避开乱石嶙峋的危险地方，选择了最好的平坦着陆点，最后在月面“静海”的一角平稳降落，登月成功。阿姆斯特朗向地面飞行指挥中心报告：“休斯敦，这里是静海谷地，‘鹰’已安全着陆。”在地面指挥的航天员查尔斯·杜克回答说：“祝贺你，静海。你们跨越了濠涧，踏上了成功的彼岸，我们现在终于能喘口气了。”阿姆斯特朗向窗外眺望，眼前展现出一个遍布陨石坑和大石块的陌生世界。他和奥尔德林都迫不及待地希望走出去看一看这块神秘的地外之地。他们认真检查了舱内仪器、燃料装置、着陆设备和氧气供应情况，调查了周围环境能否允许长时间停留，让地面控制中心对自己的健康状况进行一次检查。当一切都经过精确无误的核对之后，按地面指令，人类踏上月面的历史性时刻终于来到了。
11时56分，阿姆斯特朗打开“鹰”舱舱门，站在5米高的平台上，走下扶梯，几级台阶走了3分钟，左脚先迈上月球第一步。在地球上收看电视的大约5亿人，用惊奇的眼光从屏幕上看到了第一个地球人踏上月面瞬间的情景。阿姆斯特朗在月面上留下了第一个长约32.5厘米、宽约15厘米的人类脚印。他后来在叙述迈上月面第一步看到的景象时说：“月面是美丽的，仿佛上面铺着一层细细的炭粉，可以清楚地看到脚印。‘鹰’的支架好像陷了进去，实际上立得很稳。走路并不那么困难，比在地面模拟训练轻松多了。”19分钟后奥尔德林紧步阿姆斯特朗的后尘，从登月舱小心翼翼地走下来。当他走到月面上时，不禁叫喊起来：“啊，太美了！”但他环顾四周，又感慨万千地说：“这真是一个荒凉而孤寂的世界。”
美国总统尼克松在白宫同月球上的两位航天员通话，他说：“今天，对每个美国人来说，是一生中最值得自豪的日子，对全世界的人类来说也是如此。由于你们的成功，太空已成为人类世界的一个组成部分。”他们在接受了地面人员的祝贺后，开始在月面开展实验活动。首先在月球上安放了一块金属纪念牌，上面镌刻着：“1969年7月，这是地球人在月球首次着陆的地方。我们代表全人类为和平而到达这里。”然后竖起一面美国国旗。阿姆斯特朗在月面搜集月球岩石标本，和奥尔德林一起安装激光反射镜、太阳风探测装置和月震测量仪，用摄像机拍摄月面照片。由于月球的引力只有地球的六分之一，在月面上行走，就像袋鼠那样双脚跳跃着前进，显得轻飘飘的。他们在月面活动了2小时31分30秒，搜集月球岩石土壤标本24.4千克。地面控制中心告诉阿姆斯特朗：“你们把能拿到的一切都放入盒子里带回来。”于是，他们把月球岩石土壤标本带回登月舱，关紧舱门，然后启动发动机告别静海，返回“哥伦比亚”指令舱，与相别28小时的科林斯在月球轨道上会合。
7月22日13时56分，阿姆斯特朗奉命指挥“阿波罗”11号飞船离开月球轨道，踏上返回地球的旅途。24日上午，在飞船返回途中，阿姆斯特朗通过电视向地面发表了最后一次谈话，他说：“一百年以前；法国作家儒勒·凡尔纳写了一本关于月宫旅行的小说，他的宇宙飞船‘哥伦比亚’号从佛罗里达出发，结束月宫旅行后，降落在太平洋。现代的‘哥伦比亚’号明天就要如同小说里的‘哥伦比亚号’一样溅落到太平洋了。”7月25日凌晨1时50分，“阿波罗”11号飞船指令舱载着阿姆斯特朗等3名航天员平安溅落在太平洋中部海面，结束了这次破天荒的人类月球之旅。第一次整个登月时间为8昼夜3小时18分钟。
阿姆斯特朗和他的两位同伴从月球载誉归来，美国总统用无线电向登月英雄们祝贺说：“当你们胜利返回地球，就意味着我们取得了巨大的成功。我想，这次飞行的8天，不仅是短暂的一周，而且也是漫长的一周，更是创世以来最伟大的一周。”阿姆斯特朗获得了美国自由勋章、美国航空航天局卓越服务奖章和国际宇航联合会金质奖章。
第一次登月成功之后，阿姆斯特朗告别了航天员职业，先到美国航空航天局设在华盛顿的机构工作。1971年到辛辛那提大学航天工程系任教，1979年担任航天电子贸易公司顾问，并作过月球之行电视记录片的主讲人。后来在俄亥俄州莱巴嫩城的家庭农场过着平静的生活。1999年7月16日在美国航空航天局纪念“阿波罗”号登月成功30周年的新闻发布会上，阿姆斯特朗在会上露面，并发表讲话说：“阿波罗计划的成就在于证实了人类可以不被束缚在地球上，我们的想像会走得更远，登上火星将是人类的下一步跨越。”