Во время последнего периода болезни Карен Нила и Дженет очень поддерживали Джо Уокер и его жена Грейс – их лучшие друзья в Калифорнии. «Джен много раз приносила к нам Карен, – вспоминала Грейс. – Мы сажали девочку в высокий стульчик и пытались накормить желе или пудингом. Она пыталась есть, и ее тут же рвало». Грейс вспоминала, что однажды Нил заехал к ней вместе с Маффи. «.. Без предупреждения, просто зашел в субботу. Нил хотел показать Карен нашу новорожденную дочку. Я желала сделать что-то, чтобы открыто выразить свои чувства, но подумала, что Нилу покажется неприемлемым, если я возложу на Карен руки, начну молиться или еще что-то. Все же я чувствовала, что Нил пришел ко мне, потому что хотел как-то поддержать Карен и поддержать свою надежду, ту самую дикую надежду, которая есть у всех родителей. Трудно было не заметить, что он очень сильно любил дочку».

28 января 1962 года Карен умерла дома, в Джунипер-Хилл, после мучительных шести месяцев борьбы с неоперабельной опухолью мозга. Неделя, предшествовавшая ее смерти, должно быть, оказалась особенно трудной для Дженет, поскольку Нил уехал по работе во Флориду. Карен умерла в день шестой годовщины свадьбы Дженет и Нила. Последнее прощание прошло в среду, 31 января. Затем последовали похороны на детском кладбище в Мемориальном парке Джошуа в Ланкастере. В память о дочери Нила в день ее похорон в Летно-испытательном центре отменили все полеты. Грейс Уокер тоже вспоминала, что Нил переносил все стоически и выказывал очень мало эмоций в отличие от Дженет, которая, очевидно, была потрясена. Грейс хотела обнять Нила, но заставила себя остановиться: «Думаю, он всегда чувствовал, что это для него неприемлемо. Он всегда был очень эмоционально замкнут».

Люди, которые хорошо знали Армстронга, не замечали, чтобы за все годы после смерти Карен он хоть раз заговорил о болезни и смерти своей дочери. Более того, некоторые из его коллег, близких ему по работе, не знали, что у Нила вообще была дочь.

Уже 5 февраля Нил вернулся в офис, а через день уже летал. Армстронг больше не брал отпуск до поездки с семьей в середине мая в Огайо, хотя еще раз посещал Сиэтл с 26 февраля по 20 марта, когда он снова консультировался по поводу программы Dyna-Soar. «Это очень ранило Дженет, – вспоминала Грейс Уокер, – что Нил так быстро вернулся на работу. Дженет была очень прямым и самодостаточным человеком, но после всего случившегося ей в самом деле сильно требовалась поддержка мужа. Нил же использовал работу как своего рода оправдание. Он отошел от всего, что его волновало, так далеко, как только мог. Я знаю, что он ужасно страдал из-за Карен, и это был просто его способ пережить свои чувства». По мнению Грейс, «Джен злилась очень долго: злилась на Бога, но, думаю, злилась и на Нила тоже». Не желая постоянно участвовать в словесных перепалках, «Нил оставлял Дженет в состоянии неопределенности».

Без сомнений, смерть Карен потрясла Нила до глубины души. «Это было ужасное время, – вспоминала его сестра Джун. – Я думала, это разобьет его сердце. Каким-то образом он чувствовал себя виноватым в ее смерти, не физическим образом, разумеется, но у него были такие мысли: “Может, это какой-то мой ген привел к болезни?”» Джун вспоминала о случае весной после смерти Карен, когда Нил привез семью в Вапаконету на короткие каникулы, чтобы встретиться с родными: «На ферме Корспетера умер ягненок. Мужчины пошли в амбар, чтобы похоронить тело. Муж позже рассказал мне, что Нил не смог туда войти. Он ждал снаружи, пока другие мужчины позаботятся о животном». Однако, когда Армстронг вернулся в Калифорнию, его сильное горе и ощущение потери не мешали ему регулярно бывать на могиле Маффи.