Ha pilotato il modulo di comando, di nome Columbia, mentre Armstrong e Aldrin sono atterrati nel modulo lunare, di nome Eagle. Il ruolo di Collins è stato cruciale per il successo della missione. Rimase in orbita lunare, garantendo che il modulo di comando fosse rimasto in una posizione stabile ed era pronto per il viaggio di ritorno. Ha anche condotto importanti osservazioni scientifiche e ha trasmesso comunicazioni tra la superficie lunare e la terra.
