Neil Armstrong is op 5 Augustus 1930 op sy grootouers se plaas naby Wapakoneta, Ohio, gebore as seun van Stephen en Viola Armstrong. As tweejarige kleuter het hy saam met sy pa die Nasionale Lugwedrenne bygewoon. Sy geboeidheid met vliegtuie en vlieg het toegeneem en na hy sy eerste vlug in 'n Tin Goose vier jaar later, op die ouderdom van ses jaar, ervaar het, was hy vasbeslote om 'n vlieënier te word. As tiener het hy 'n verskeidenheid werke gedoen om geld te verdien vir vlieglesse en op sy sestiende verjaardag het hy sy leerdersvlieglisensie bekom.
Armstrong het in 1947 van Blume Hoërskool in Wapakoneta gegradueer en het met 'n vlootbeurs vir vliegtuigboukunde ingeskryf by Purdue Universiteit. In 1949 is hy deur die Vloot opgeroep en word hy 'n vlieënier. In 1950 is hy na Korea gestuur waar hy agt-en-sewentig vegmissies gevlieg het.
Na voltooiing van sy studies by Purdue het Armstrong in 1955 aangesluit by die National Advisory Committee for Aeronautics (NACA) by die Lewis Vlugaandryflaboratorium. Later die jaar het hy verskuif na die NACA Hoëspoed-vlugstasie by Edwards Lugmagbasis in Kalifornië as 'n ruimtevaartnavorsingswetenskaplike en daarna as loods, 'n pos wat hy beklee het tot 1962 toe hy 'n ruimtevaarder geword het. By NACA, die voorganger van NASA, was hy betrokke by die X-15-projek en het hy in verskeie vuurpyle, helikopters en sweeftuie toetsvlugte onderneem. Hy is gekies om die Dyna-Soar, 'n eksperimentele tuig wat die atmosfeer kon verlaat, om die aarde wentel, weer die atmosfeer binnekom en soos 'n konvensionele vliegtuig kon land, te loods. Toe hy egter besef dat die projek nooit tot uitvoer sou kom nie, het hy aansoek gedoen om 'n ruimtevaarder te word en is hy in 1962 as een van die eerste twee burgerlike ruimtevaarders gekies.