Neil Patrick Harris se narodil v Albuquerque ve státě New Mexico (USA). Vyrůstal v Ruidoso, New Mexico. Jeho rodiče Sheila a Ron Harrisovi byly oba advokáti. Má mladšího bratra, který ho značně ovlivnil. Ve čtvrté třídě začal poprve hrát jako Toto ve školní produkci The Wizard of Oz. Později začal navštěvovat La Cueva High School v Albuquerque, kde hrál ve školních hrách a muzikálech. Harris patřil mezi nejlepší studenty a maturoval s vyznamenáním roku 1991. Na té samé škole mimo jiné o 3 roky později maturoval Freddie Prize junior.

Harris začal svoji karieru už v dětských rolích. Jeho první významná role přišla roku 1988, kdy byl k vidění ve dvou filmech: Clara's Heart po boku Whoopi Goldbergové, kde byl nominován na Golden Globe a ve sci-fi Purple People Eater. Následující rok vyhrál Golden Globe za nejlepší dětský herecký výkon v serialu Doogie Howser, M.D., který běžel 4 sezóny a skončil roku 1993. Harris hrál několik menších rolí v televizních serialech, než mu byla nabídnuta role ve filmu Animal Room. Mezi úspěšnější filmy se řadí Starship Troopers, The Next Best Thing, Joan of Arc nebo bláznivá komedie Zahulíme uvidíme. Velkou popularitu získál roku 2005 v seriálu How I Met Your Moher jako charizmatický sukničkář Barney, kde přímo exceluje se svými gagy.

Neil Patrick Harris pracuje na Brodwayi jak v divadelních rolích, tak v muzikálech, kde působil jako Tobias Ragg v koncertním představení Sweeney Todd. V dalších muzikálech (např. Proof nebo Cabaret) hrál po boku Deborah Gibsonové a Toma Bosleyho. Postupně jeho kariéra divadelního herce stoupá a řadí se mezi hvězdy jako John Stamos nebo Alan Cumming. V roce 2004 hraje dvojroli v kontroverzním muzikálu Assassind.

V listopadu 2006 vychází najevo jeho vztah s kolegou hercem David Burtkou, kterou z počatku popírá. Nicméně pár dní poté veřejně oznamuje, že je gay. Jeho prohlášení otiskl magazím People.
V roce 2011 S Davidem Burtkou adoptovali dvojčata Harper Grace a Gideona Scotta. S Davidem také plánují svatbu a podporují práva ostatní gayů v jiných zemích.