在长达两个半小时的舱外活动中，两名宇航员在六分之一重力的环境下艰难跋涉。他们不仅拍摄了大量月面照片，还部署了激光测距反射镜、月震仪和太阳风测试仪等科学设备，并采集了约21.55千克的月球岩石和土壤样本。这些珍贵的“天外之物”为后世研究月球的起源与演化提供了无可替代的实证。完成月面任务后，“鹰号”的上升段点火升空，将两名宇航员送回环月轨道，与独自等待了20多个小时的柯林斯成功对接。三名宇航员在太空中会合后，抛弃登月舱，驾驶指令舱踏上归途。7月24日，指令舱以极高的速度冲入地球大气层，在隔热盾的保护下减速，最终打开降落伞，安全溅落在太平洋夏威夷附近的预定海域。美国海军“大黄蜂号”航空母舰迅速完成了回收作业，阿波罗11号任务宣告圆满成功。