Le plan de vol établi par la NASA prévoyait une période de repos de l'équipage immédiatement après les vérifications qui suivaient l'atterrissage. Mais Armstrong demande que la sortie extravéhiculaire sur le sol lunaire se fasse plus tôt. Les deux astronautes doivent s'équiper et lorsque Armstrong et Aldrin sont prêts à sortir il s'est écoulé près de six heures depuis qu'Eagle s'est posé sur la Lune. La cabine est dépressurisée et l'écoutille est ouverte. Armstrong descend d'abord en utilisant l'échelle située sur le flanc du module. Arrivé au dernier échelon il déclare « Je vais descendre du LEM (module lunaire) maintenant ». Avant de se tourner et de poser son pied gauche sur la surface lunaire, le 21 juillet 1969 à 2 h 56 minutes UTC, il prononce la phrase restée célèbre qu'il avait préparée quelques heures auparavant : « That's one small step for [a] man, one giant leap for mankind » ce qui peut se traduire par « C'est un petit pas pour [un] homme, [mais] un bond de géant pour l'humanité ».

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