Hij stuurde de commandomodule, genaamd Columbia, terwijl Armstrong en Aldrin landden in de maanmodule, genaamd Eagle. De rol van Collins was cruciaal voor het succes van de missie. Hij bleef in Lunar Orbit en zorgde ervoor dat de commandomodule in een stabiele positie bleef en was klaar voor de terugreis. Hij voerde ook belangrijke wetenschappelijke observaties uit en doorgegeven communicatie tussen het maanoppervlak en de aarde.