Armstrong sinh ngày 5/8/1930 tại tiểu bang Ohio, Mỹ.

Vào khoảng những năm 1956, ông là một phi công lái thử tại Trạm Bay Tốc độ cao NASA ở Căn cứ Không quân Edwards, tiểu bang California.

Sau quãng thời gian làm một phi công lái thử, Armstrong có bước ngoặt quan trọng trong cuộc đời và sự nghiệp. Ông chuyển sang làm một nhà du hành vũ trụ.

Năm 1969, Armstrong nhận nhiệm vụ tham gia chuyến bay Apollo 11 và sứ mệnh đại diện cho cả ngành hàng không vũ trụ Mỹ trong việc đặt chân lên Mặt Trăng. Người Mỹ rất khao khát làm được điều này, sau khi người Nga đã đi trước một bước với việc đưa được con người vào vũ trụ 8 năm trước đó.

Sáng sớm ngày 20/7/1969, Armstrong trở thành người đầu tiên đặt chân xuống Mặt Trăng với câu nói nổi tiếng: "Đây là bước đi nhỏ của một con người, nhưng là bước tiến lớn của nhân loại". Sau đó Armstrong và bạn đồng hành Aldrin cùng căng lá quốc kỳ Mỹ trên Mặt Trăng. Sự kiện này được truyền hình trực tiếp trên toàn thế giới và có đến vài trăm triệu người đã theo dõi qua màn hình tivi đen trắng.

Với việc trở thành người đầu tiên đặt chân lên Mặt Trăng, Armstrong vụt sáng để trở thành một biểu tượng đáng tự hào của rất nhiều thế hệ người Mỹ. Ngày nay, vẫn còn rất nhiều thanh niên Mỹ coi ông là một tấm gương sáng để noi theo.

Sau khi thực hiện "bước tiến dài của nhân loại" trên Mặt Trăng vào năm 1969, nhà du hành Neil Armstrong duy trì cuộc sống bình lặng và tránh xa ánh hào quang của quá khứ.

Ngay sau chuyến bay lên Mặt Trăng, Armstrong tuyên bố ông sẽ không bay lên vũ trụ nữa. Ông từ bỏ mọi chức vụ tại NASA vào năm 1971 và nhận công việc giảng dạy tại khoa Cơ khí Hàng không của Đại học Cincinnati ở tiểu bang Ohio. Mặc dù từng lái máy bay chiến đấu cho hải quân Mỹ, làm phi công thử nghiệm và phi hành gia cho Cơ quan Hàng không vũ trụ Mỹ (NASA), Armstrong chưa bao giờ cho phép bản thân chìm đắm trong ánh hào quang sau chuyến bay lên Mặt Trăng vào năm 1969. Ông rất hiếm khi xuất hiện trước công chúng. Vô số công ty muốn ông trở thành người phát ngôn của họ, nhưng ông liên tục từ chối và chỉ chấp nhận lời mời của một số doanh nghiệp.

"Tôi, bây giờ và mãi mãi, chỉ là một kỹ sư bình thường", ông từng tuyên bố như vậy vào năm 2000.

Khi xuất hiện tại thành phố Dayton vào năm 2003 để tham dự một sự kiện, Armstrong bước lên sân khấu nhưng chỉ phát biểu trước đám đông trong vài giây và không hề đề cập tới Mặt Trăng. Sau đó ông nhanh chóng rời sân khấu.

Luôn lẩn tránh ống kính của báo giới, nhưng vào năm 2010, Armstrong xuất hiện trước công chúng để bày tỏ sự lo ngại về chính sách của Tổng thống Obama đối với chương trình thám hiểm vũ trụ. Sau khi nắm quyền, ông Obama không ưu tiên tới việc trở lại Mặt Trăng mà chú trọng vào việc tư nhân hóa hoạt động vận tải vũ trụ.

Cùng với hơn 10 cựu phi hành gia của NASA, ông ký một thư kêu gọi chính phủ Mỹ chú trọng việc hướng tới Mặt Trăng trong tương lai.

Ngày 25/8/2012, Armstrong qua đời tại chính quê hương Ohio, vì những di chứng sau một ca phẫu thuật tim.[2][3]