У квітні 1960 Армстронг був включений в секретну групу з семи астронавтів по військовій програмі Х-20 Dyna-Soar. Займався відпрацюванням посадочних операцій X-20 на спеціально обладнаних літаках-тренажерах F-102A і F5D. Однак влітку 1962 року, бачачи безперспективність даної програми і розраховуючи продовжити кар'єру астронавта в НАСА, пішов з числа пілотів Х-20.