Jeho rodiče se rozvedli když byl Lance Armstrong velmi mladý. Jeho matka Linda se znovu vdala za Terryho Armstronga. Později se opět rozvedla a začala pracovat jako sekretářka aby podpořila rodinu. To bylo Armstrongovi 17 let. Armstrong vyrůstal na předměstí Dalasu a už v brzkém věku se zajímal o atletiku.

V 10 letech začal běháním, plaváním a ve 13 letech se zůčastnil závodu v cyklistice a triatlonu (1km plavání, 24 km na kole a 4,8 km běh). V 16 letech se stal profesionálním triatlonistou a stal se národním šampionem v roce 1989 a 1990. Brzy si vybral jako svůj stěžejní sport - cyklistiku a zaměřil se na ni.

V době kdy studoval na střední škole ho pozval na zkoušku Americký Olympijský tým do Colorado Springs ve statě Colorado. Díky tomu dočasně opustil školu, ale v roce 1989 na soukromé škole studia dokončil. V průběhu léta se Armstrong kvalifikoval do juniorského týmu na mistrovství světa v roce 1990 kde se umístil na 11. místě s nejlepším časem jako žádný jiný američan od roku 1976. V ten samý rok se konal národní Americký amatérský závod kde porazil mnoho profesionálních cyklistů a vyhrál dvě důležité etapy. V roce 1991 dokončil jeho první Tour DuPont, 12 dlouhých a obtížných etap měřících 1736 km a trvajících 11 dní.

Poté co Lance Armstrong absolvoval druhý testovací výběr (1992) na Olympijské hry, byl vybrán jako favorit na závod ve španělské Barceloně. Neočekávaně skončil čtrnáctý, ale ani to ho neodstrašilo aby se ihned po Olympiádě v Barceloně stal profesionálem za tým Motorola za pravidelný a velmi lukrativní plat. Rok 1993 byl pro něj dobrým rokem, třikrát se stal vítězem v závodech: Thrift Drug Classic, Kmart West Virginia Classic, a CoreStates Race (Americký závod profesionálů).

Také se v tomto roce podruhé zúčastnil Tour DuPont a odstartoval poprvé Tour De France, 21 etapový nejprestižnější závod světa. Skrze to, že vyhrál osmou etapu, nakonec skončil na 62 pozici. V roce 1996 se opět doslal do Olympijského týmu na olympiádu do Atlanty. Podepsal nový lukrativní kontrakt s Francouským týmem Confidis. V říjnu mu byla nalezena rakovina. Doktoři mu dávali 65-85% šanci na přežití, ale poté co mu našli otok na mozku jeho šance klesla na 40-50%. Armstrong podstoupil temocherapii a v únoru 1997 se z ní vyléčil.

Po vyléčení už ale nikdo nevěřil že se Lance Armstrong vrátí na stejnou pozici a proto mu byl zrušen kontrakt na 600 000 dolarů v týmu Confidis a podepsal nový kontrakt s výrazně nižší hodnotou 200 000 dolarů. V roce 1998 dosáhl 4. místa na mistrovství světa a vrátil se do všech prestižních soutěží. V roce 1999 vyhrál Tour de France jako druhý američan v historii po Gregovi LeMond v letech 1986, 1989, 1990. V roce 2000 opět zvítězil v Tour de France. V roce 2001 dominoval v závodě Tour de France a potřetí vyhrál tento nejprestižnější závod.

Lanceho trofeje:
1989: národním šampionem v triatlonu
1990: národním šampionem v triatlonu
1990: 11 místo na mistrovství světa s nejlepším časem jako američan od roku 1976
1992: olympijské hry 14 místo
1993: 3x první místo v závodech: Thrift Drug Classic, Kmart West Virginia Classic, a CoreStates Race(Americký závod profesionálů)
1993: 62 místo Tour De France (vyhrál 8 etapu)
1996: se opět doslal do Olympíjského týmu na olympiádu do Atlanty.
1998: 4 místo na mistrovství světa
1999: vyhrál Tour de France
2000: opět zvítězil v Tour de France
2001: po třetí zasebou vyhrál Tour de France
2002: po čtvrté vítěz Tour de France
2003: po páté vítěz Tour de France
2004: po šesté vítěz Tour de France