Lance Armstrong naît à Plano, localité proche de Dallas au Texas. Son père quitte la famille alors que Lance a deux ans - ils ne se sont jamais rencontrés depuis. Trois ans après la naissance de Lance, sa mère Linda Mooneyham se marie avec Terry Armstrong. Les relations entre ce dernier et son beau-fils sont mauvaises. D'après ses dires, Lance est élevé par Terry sévèrement, « brutalement ». Le sport lui permet de s'éloigner de Terry.

Armstrong débute le sport à 13 ans avec le triathlon. Il dispute ses premières courses dans la catégories senior à l'âge de 16 ans. Il découvre rapidement que son point fort est le cyclisme. À 17 ans, il reçoit une invitation pour participer à un camp d'entraînement de six semaines de l'équipe nationale junior de cyclisme.

Comme l'administration scolaire de Plano lui refuse son diplôme sur la base de ces six semaines d'absence, il quitte cet établissement sans diplôme, mais l'obtient plus tard dans une école de Dallas. En raison du milieu conservateur de Plano, il déménage à Austin, qu'il considère aujourd'hui comme sa ville d'origine.

1992-1996 : la première carrière professionnelle
Lance Armstrong passe professionnel en août 1992. Ses équipes successives sont : Motorola (1992 à 1996), Cofidis (1997), US Postal (1998 à 2004), Discovery Channel (2005).

Lance Armstrong se révèle à l'occasion du Tour de France 1993. Porteur du maillot de champion des États-Unis, il remporte au sprint l'étape de Verdun. Quelques semaines plus tard à Oslo, en Norvège, il devient à 21 ans champion du monde de cyclisme sur route dans des conditions météorologiques difficiles et devant tous les favoris. Il est souvent présenté, à tort, comme le plus jeune champion du monde de sa spécialité, Karel Kaers ayant remporté son titre à 20 ans en 1934.

En 1995, Lance Armstrong décroche sa deuxième victoire d'étape sur le Tour, à Limoges. Franchissant la ligne en solitaire, Lance Armstrong lève un doigt vers le ciel en hommage à son équipier Fabio