Lance Armstrong, rodným jménem Lance Edward Gunderson, se narodil 19. září 1971 v Dallasu. Jeho rodiče se rozvedli, když byl malý. 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.
Lance Armstrong byl sportovně založený a nejprve 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. Nakonec u něj zvítězila cyklistika a zaměřil se na ni.
Lance Armstrong se poprvé dostal do profitýmu v roce 1992, kdy ho angažovala Motorola. Následující rok byl pro Armstronga plný triumfů. Vyhrál sérii tří prestižních závodů ve Spojených státech, v červenci se ve svých jednadvaceti letech stal nejmladším jezdcem, který dosáhl etapového vítězství na Tour de France a na mistrovství světa v silniční cyklistice se stal také historicky nejmladším vítězem. Do roku 1995 nikdy nedokončil Tour de France. Teprve v tomto roce, kdy skončil celkově na 36. místě.
Na podzim roku 1996 diagnostikovali lékaři Armstrongovi testikulární rakovinu – třetí, nejtěžší stadium rakoviny varlat s rozsáhlými metastázemi do plic. Jeho šance na přežití se postupně snižovala až na 50%. Armstrong však podstoupil léčbu a rakovinu porazil. V září 1997 uspořádal tiskovou konferenci, kde ohlásil svůj návrat do cyklistiky v sezoně 1998. V té době s ním stáj Cofidis, za kterou závodil, zrušila kontrakt na 600 tisíc dolarů. Jeho novým zaměstnavatelem se tak stal nový tým US Postal.
Lance Armstrong se vrátil ve velkém stylu a závody ukazovaly, že se vrátil mnohem lepší. Veškerou svou snahu upnul na vítězství na Tour de France. V červenci 1999 po první etapě tohoto nejprestižnějšího závodu si oblékl žlutý trikot vedoucího jezdce. Žlutý trikot mu patřil i v cíli jako celkovému vítězi. V dalších letech se specializoval právě na tento závod. Jeho důkladná příprava mu vynesla 7 titulů v řadě, což nikdo jiný nedokázal. Po svém posledním triumfu v roce 2005 ukončil aktivní kariéru.
Lance Armstrong ale v roce 2008 opět oznámil návrat a v sezoně 2009 byl členem stáje Astana, kde bojoval o pozici lídra s Albertem Contadorem. Armstrong odjel závod Giro ďItalia, který nakonec dokončil na 12. místě. Tour de France dojel na 3. místě se ztrátou 5 minut a 24 sekund na vítězného Contadora. Poslední týden Tour de France 2009 ohlásil, že spolu s Johanem Bruyneelem zakládá tým Team RadioShack. Opět se zaměřil na Tour de France, ale tentokrát mu závod vůbec nevyšel a skončil až na 23. místě. V roce 2011 definitivně ukončil kariéru.
Úspěch Lance Armstronga vzbuzoval pochybnosti. Na jedné straně odborníci mluvili o jeho nadprůměrné dechové kapacitě (v šestnácti letech při testování na Cooperově klinice v Dallasu mu naměřili nadměrnou vitální kapacitu plic, což je objem kyslíku, který dokáže nadechnout), menší produkci kyseliny mléčné, která způsobuje únavu a o rakovině, která posílila jeho psychickou odolnost a výrazně změnila jeho postavu. Na straně druhé mnozí připisovali úspěch amerického cyklisty používání nelegálních látek, zejména látky zvané activogen. Do roku 2012 mu však doping nebyl prokázán.
V roce 2012 Antidopingová agentura USA (USADA) obvinila Lance Armstronga z užívání nedovolených a zakázaných podpůrných prostředků. Doping mu byl prokázán a přišel o všech sedm titulů z Tour de France. Armstrong se bránil žalobami a dopingovou minulost vehementně popíral. Dne 23. srpna 2012 na svém webu prohlásil, že už nemá sílu dál bojovat s USADA. Ta mu odebrala tituly a doživotně zakázala činnost.
Dne 14. ledna 2013 natočila Oprah Winfreyová s Lancem Armstrongem rozhovor pro svou talk show, kde se cyklista otevřeně přiznal, že během svých sedmi vítězství na Tour používal zakázané látky, že používání dopingu považoval za normální a že byl hnán touhou po vítězství. Přiznal také, že šikanoval lidi, kteří již dříve na jeho dopování upozorňovali. Bývalou masérku týmu Emmu O'Reillyovou například označil za prostitutku a alkoholičku, o Betsy Andreuové, manželce svého týmového kolegy Frankieho Andreua, zase prohlásil, že je šílená děvka.
Poté co se Lance Armstrong přiznal, jej kritizovala celá řada osobností a sponzoři se od něj odvrátili. Úspěšné uzdravení z rakoviny inspirovalo Armstronga k založení nadace Lance Armstrong Foundation. Vznikla roku 1997. Tato nadace patří mezi nejvlivnější organizace tohoto druhu. Poskytuje informace lidem bojujícím s rakovinou, pořádá veřejné přednášky a financuje vědecké průzkumy. Po dopingovém skandálu však někteří dárci požadovali své dary zpět, protože se cítili být podvedeni.
Lance Armstrong byl ženatý s Kristin Richard. S ní se seznámil měsíc po skončení chemoterapie na tiskové konferenci, kde vyhlásil založení nadace na boj s rakovinou. V roce 1999 se jim narodil po umělém oplodnění syn Luke. A stejným způsobem o dva roky později se narodila dvojčata Isabelle a Grace. Manželství, které prošlo mnoha těžkými zkouškami bylo v roce 2004 rozvedeno. Od konce 2003 do začátku 2006 žil Armstrong s americkou zpěvačkou Sheryl Crow, která i svědčila v Armstrongův neprospěch.