Armstrong annesi tarafından tek başına yetiştirildi. Çocukluğunda ve gençliğinde bile bisiklet sporuna çok zaman ayırdı. Armstrong 13 yaşındayken bisiklet yarışlarında ve diğer spor dallarında ilk zaferlerini elde etti. 1984 yılında gençler triatlon şampiyonasını kazandı. Üç yıl sonra profesyonel bir sporcu olarak triatlon yaptı. Bunu Olimpiyat takımıyla antrenman yapmaya hak kazanması izledi. 1992 yılında Armstrong, İspanya'nın San Sebastian kentindeki yarışta profesyonel bir bisikletçi olarak ilk çıkışını yaptı. Armstrong 1992'den 1996'ya kadar "Motorola" takımında ve 1997'de "Cofidis" takımında yarıştı. Lance Armstrong, sertliği, hırsı ve dayanıklılığıyla 1990'larda bisikletle dünyanın zirvesine doğru yol aldı. 1996 yılında dünya bisiklet sıralamasında bir numara olarak kabul edildi. Ekim 1996'da doktorları Armstrong'a testis kanseri teşhisi koydu. Ayrıca akciğerlerinde ve beyninde de metastazlar tespit edildi. Artık bu olağanüstü sporcunun sadece gelecek vaat eden kariyeri değil, aynı zamanda hayatta kalması da tehlikedeydi. Armstrong'un kanserle başarılı bir şekilde mücadele edebilmesi muhtemelen demir gibi iradesi sayesinde oldu. Hayatta kalmak ve iyileşmek için en agresif kemoterapiye katlandı ve bu ona başarıyla uygulandı. Sporcu sadece beş ay sonra, Mayıs 1998'de tekrar bisiklet sürmeye başladı. Armstrong bu ciddi hastalık evresinden sadece iyileşmiş olarak değil, aynı zamanda daha güçlü olarak çıktı. Büyük profesyonel bisiklet yarışlarına geri dönüşüne daha küçük yarışlara katılarak hazırlandı. Kanserden kurtulduktan sonraki en büyük başarısı 25 Temmuz 1999'da "Tour de France"'da kazandığı ilk zafer oldu. O zamandan beri, US Postal" takımının en başarılı oyuncusu ve patronu olarak kendini gösterdi. Armstrong'un yuvarlak, hafif ayakları ve sele dışındaki gergin pozisyonu sürüş stilinin karakteristik özelliklerindendi. Hastalığıyla yüzleşmesi sadece Armstrong'un değişen yaşam ve spor bilincine değil, aynı zamanda "Lance Armstrong Vakfı'nın kuruluşuna da yansıdı. Vakıf, kanserli çocukları desteklemeye adanmıştır. Sporcu ayrıca "Ride for the Roses" sponsorlu yarışını başlattı. 2000 yılında Olimpiyat bireysel yol zamana karşı yarışında bronz madalya kazandı. Sonraki yıllarda Lance Armstrong, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004 ve 2005 yıllarında "Tour de France" genel sıralamasında altı zafer daha kazanarak tüm zamanların en başarılı profesyonel bisikletçisi oldu. 2003 yılında Dünyada Yılın Sporcusu seçildi. 2004 yılında "Tour de Georgia"'yı kazandı. 2004 yılında Livestrong bilekliğini tasarladı. Bu bileklik, kanser hastalarını ve kanserden kurtulanları desteklemeyi amaçlayan "Wear Yellow and live strong" kampanyasının bir parçasıydı. Nike ile işbirliği içinde Lance Armstrong Vakfı (LAF) için yaklaşık 70 milyon dolar toplandı. 2009 yılında Fransa Bisiklet Turu'nda üçüncü oldu. Lance Armstrong 2010 yılında 97. Fransa Bisiklet Turu'nu 23. sırada tamamladı. Mayıs 2010'da 2000 yılından sonra ikinci kez "Laureus Dünya Spor Ödülüne" layık görüldü. Ekim 2012'de Lance Armstrong'un 1 Ağustos 1998'den bu yana kazandığı tüm unvanlar geriye dönük olarak elinden alındı ve UCI (Dünya Bisiklet Federasyonu) tarafından ömür boyu men cezası verildi. Ocak 2013'te itiraf ettiği uzun vadeli, sistematik doping suistimali ile suçlandı. İlk eşi Kristin Richard'dan bir oğlu ve iki kızı oldu. Bu evlilik 2004 yılında boşanmayla sonuçlandı. Anna Hansen ile olan ilişkisinden 2009 ve 2010 yıllarında bir kızı ve bir oğlu daha dünyaya geldi.