Następnie zebrał „próbki udokumentowane”, na które składały się obiekty starannie wybrane na podstawie ich wartości geologicznych. Armstrong robił zapisy i fotografował miejsce znalezienia i pozycję tych minerałów. Z kolei zostały wydobyte próbki za pomocą specjalnych narzędzi spod powierzchni Księżyca. Po wodowaniu Apollo 11 próbki przewieziono dwoma śmigłowcami na wyspę Johnson, potem dwoma samolotami do Houston, a ostatecznie samochodem do Księżycowego Laboratorium Odbiorczego LRL (Lunar Receiving Laboratory). Wstępne badania przeprowadzone zostały przez specjalny Zespół Badań Wstępnych (PET) w Ośrodku Kosmicznych Lotów Załogowych w Houston (Teksas). Próbki zostały oddane do dyspozycji 106 naukowców w Stanach Zjednoczonych i 36 badaczy ośmiu innych krajów. Umieścili też tabliczkę z napisem: „W tym miejscu ludzie z planety Ziemia po raz pierwszy postawili stopę na Księżycu. Lipiec 1969. Przybywamy w pokoju dla dobra całej ludzkości”. Po 21 godzinach i 36 minutach spędzonych na Księżycu astronauci powrócili do modułu dowodzenia, gdzie czekał na nich Michael Collins. Droga powrotna minęła bez przeszkód. 24 lipca 1969 r. Apollo 11 wodował na Oceanie Spokojnym w odległości 1460 km na południowy zachód od Wysp Hawajskich i 21 kilometrów od czekającego lotniskowca USS Hornet.