А через рік, в 1956 році, перейшов на роботу в підпорядковану НАСА Станцію вивчення високошвидкісних польотів (High-Speed Flight Station) на базі ВПС Едвардс (Edwards AFB) в Каліфорнії (в наш час — Льотно-дослідний центр ім. Драйдена, Dryden Flight Research Center). Брав участь у випробуваннях дослідних та експериментальних літаків F-100A і F-100C, F-101, F-104A, X-1B, X-5, F-105, F-106, B-47, KC-135. У червні 1958 року Ніл був обраний для підготовки як астронавт в рамках реалізації командуванням ВПС програми MISS (Man In Space Soonest). Однак після того, як у серпні 1958 всі роботи з першого пілотованого польоту були віддані НАСА, програма була згорнута.