Đầu năm 2003, nam Diễn viên kiêm đạo diễn Clint Eastwood và các thành viên sản xuất tại xưởng phim Warner Bros. đã mua về bản quyển phim từ cuốn First Man: The Life of Neil A. Armstrong của James R. Hansen. Trước đó Eastwood từng đạo diễn cũng như thủ vai trong phim điện ảnh chủ đề vũ trụ Space Cowboys, dù ông cho biết ông có thể không xuất hiện trước ống kính trong Bước chân đầu tiên.[4]

Universal và DreamWorks là những đơn vị cuối cùng đảm nhiệm dự án Bước chân đầu tiên vào giữa thập niên 2010.[5] Damien Chazelle, người từng nhận những lời khen ngợi từ giới phê bình cho tác phẩm Whiplash năm 2014, đã ký hợp đồng sản xuất phim vào năm đó và thuê Josh Singer viết lại kịch bản hiện có.[6] Gosling, Diễn viên thủ vai trong phim điện ảnh Những kẻ khờ mộng mơ của Chazelle cũng gia nhập phim khi đảm nhận vai Armstrong vào tháng 11 năm 2015, và Hansen được thuê để hợp tác sản xuất bộ phim nhờ vai trò nhà tác giả cuốn sách.[7][8] Wyck Godfrey và Marty Bowen cũng sản xuất bộ phim thông qua xưởng phim Temple Hill Entertainment, trong khi giai đoạn tiền kỳ bắt đầu vào tháng 3 năm 2017.[6][9] Quá trình quay phim chính bắt đầu tại Atlanta vào tháng 11 năm 2017. Để dựng lại ngôi nhà của Armstrong, đoàn làm phim đã dựng một bản sao của ngôi nhà trên một lô đất trống, trong khi phân cảnh hạ cánh xuống Mặt Trăng được quay trong một mỏ đá địa phương vào ban đêm. Chazelle và nhà quay phim Linus Sandgren lựa chọn ghi hình phân cảnh này bằng máy quay IMAX 70 mm, trái ngược với máy quay 16mm và 35mm đã thu hình phần còn lại của phim.[6][10]