Побывал в космосе дважды. Первый полёт на «Джемини-10» (июль 1966).
Второй полёт — вокруг Луны на «Аполлоне-11» (июль 1969), когда Нил Армстронг и Эдвин Олдрин произвели первую высадку на поверхность спутника Земли; в это время Коллинз пилотировал космический корабль на орбите Луны. Он один из 24 человек на Земле, слетавших к Луне. За этот полёт Коллинз был награждён медалью НАСА «За выдающиеся заслуги» в 1970 году.
В 2009 году награжден высшей наградой США Золотой медалью Конгресса.
