Aufbruch zum Mond erzählt die Geschichte der ersten Mondlandung und stellt Astronaut Neil Armstrong in den Mittelpunkt. In die Rolle des weltberühmten Astronauten wird Ryan Gosling schlüpfen. Darüber hinaus sind Claire Foy (The Crown) als Janet Shearon, Corey Stoll (The Strain) als Buzz Aldrin, Kyle Chandler (Game Night) als Deke Slayton, Jason Clarke (Planet der Affen: Revolution) als Ed White, Shea Wigham (Kong: Skull Island) als Gus Grissom, Jon Bernthal (The Punisher) als David Scott, Brian d'Arcy James (13 Reasons Why) als Joseph A. Walker, Pablo Schreiber (Criminal Squad) als Jim Lovell, Patrick Fugit (Outcast), Cory Michael Smith (Gotham), Lukas Haas (The Revenant) und Christopher Abbott (The Sinner) im Film zu sehen.
Die Regie des Films übernahm Damien Chazelle. Der Regisseur und Ryan Gosling arbeiteten zuletzt gemeinsam an dem Musical-Film La La Land. Der Film gewann 2017 sechs Oscars, wobei auch Chazelle für seine Arbeit als Regisseur ausgezeichnet wurde. Das Drehbuch stammt von Josh Singer, der 2016 für Spotlight ebenfalls einen Oscar gewinnen konnte. Als Vorlage diente die Biografie First Man: A Life Of Neil A. Armstrong von James Hansen.