Семикратный победитель веломногодневки «Тур де Франс» (1999—2004 годы в составе команды US Postal, 2005 год — в составе Discovery Channel). Бронзовый призёр Олимпиады в Сиднее. Завершил спортивную карьеру в 2011 году.
Получил известность также тем, что излечился от рака с метастазами, который у него диагностировали в 1996 году. Основатель благотворительного фонда помощи людям, затронутых раком, — Фонда Лэнса Армстронга (англ. Lance Armstrong Foundation).
В 12 лет начал тренироваться в триатлоне, уже в возрасте 16 лет стал профессиональным триатлонистом. Становился чемпионом США на короткой дистанции по триатлону в 1989 и 1990 годах.
Совсем скоро стало понятно, что его сильной стороной является велоспорт: Лэнс Армстронг выиграл чемпионат США среди любителей в 1991 году. На XXV Олимпийских играх в Барселоне в 1992 году занял 14 место. Стал одним из самых молодых гонщиков, выигравшим чемпионат мира (он сделал это в 1993 г. в возрасте 22 лет).
Победил на нескольких этапах знаменитой «Тур д Франс» в 1993 и 1995 годах в составе «Моторолы». В 1996 году Лэнс стал гонщиком № 1 в США, лидером олимпийской сборной 1996 года и подписал выгодный контракт с французской велоконюшней «Кофидис» на сумму 2 миллиона долларов.
2 октября 1996 года лечащий врач обнаружил у Армстронга запущенный рак яичек, метастазы распространились уже в брюшную полость, в лёгкие и головной мозг. Шансов выжить было 10%. Последовали операции по удалению яичка и удалении образований в мозге. К счастью, опухоли в мозге оказались мёртвыми клетками. Лэнс пошёл на новейшие агрессивные методы лучевой и химиотерапии, которые могли дать и побочный эффект. Но рак отступил. Армстронг получил шанс на новую жизнь. «Кофидис», аппелируя к прописанному в контракте обязательному медобследованию с последующим законным аннулированием контракта, заставил принять новые условия, по которым фирма выплачивала треть от суммы, предусмотренной первоначальным двухлетним контрактом, и оставляет за собой право по истечении года досрочно выйти из договора. Вдохновленный выздоровлением, Армстронг создал «Фонд Лэнса Армстронга» для помощи больным раком и решил пропагандировать борьбу с этой болезнью, вновь сев на велосипед. Он начал снова упорно тренироваться, его приняла в свои ряды скромная команда «Ю. С. Постал Сервис» («Почтовая служба США»). Земляки помогли ему пробиться в элиту велоспорта. Результат пришёл в 1998 году, когда на испанской супермногодневке «Вуэльта» Лэнс Армстронг занял итоговое 4 место.
В 2000 году выйдет книга Лэнса Армстронга и Сэлли Дженкинс It’s Not About the Bike: My Journey Back to Life, рассказывающая о его борьбе с раком и возвращением в спорт.
Жена Лэнса Армстронга — Кристин Ричард (Kristin Richard), активистка благотворительного движения помощи раковым больным, помогала ему бороться с болезнью. У них трое детей: мальчик — Люк-Луи Давид (род. 1999) и две девочки-близняшки — Грейс и Изабель. Но в 2003 году Лэнс развелся с супругой, с которой прожил 5 лет.
Потом 2 года Армстронг встречался с известной американской певицей Шэрил Кроу и едва не женился на ней, объявив в 2005 году о помолвке. Но свадьба не состоялась.
В настоящее время его подругой является Анна Хансен, в 2009 году у них родился сын Макс, а в октябре 2010 года — дочь Оливия Мария
С весенних однодневных гонок Лэнс показывал хорошую форму, чего только стоит второе место на супер престижной однодневке «Amstel Gold Race». Хорошее выступление на «Dauphine Libere», на которой он показал себя хорошим раздельщиком и приличным горовосходителем, что перевело его в статус тёмной лошадки на «Тур». Началось всё с пролога, в котором Армстронг сразу захватил лидерство.
После этого шли транзитные этапы, которые принадлежали спринтерам. На 8 этапе гонщикам предстояла 56 километровая гонка с раздельным стартом(ITT). Армстронг захватил лидерство уже с первых метров дистанции. По окончании этапа Лэнс надел жёлтую майку лидера общего зачёта, как позже оказалось уже никому её не отдавая.
После дня отдыха гонщикам предстояло преодолеть тяжёлый горный этап с финишем в горе высшей категории, на горнолыжной базе в Сестиере. Всё главные баталии дня происходили на последней горе, где Лэнс показал не только свою силу, но и проявил себя как великий тактик.
После этого этапа отрывы выросли до гигантских, и Армстронгу ничего не оставалось, как просто не проиграть слишком много. Выиграв финальную «разделку», Армстронг закончил «Тур» с четырьмя победами на этапах и итоговой классификацией. Так для него закончился гоночный календарь 1999 года.
В итоговом протоколе Армстронг оставил далеко позади Яна Ульриха, который в итоговом протоколе финишировал вторым, отстав от него более чем на шесть минут.
В последующий год техасца уже расценивали как реального претендента на третью подряд победу. Уже весной того года Армстронг показывал превосходные результаты. В весенней классической гонке «Амстэл Голд Рэйс», американец занял второе место, проиграв только местному фавориту Эрику Деккеру. По ходу гонки «Тур де Франс» американец произвёл решающую атаку на подъёме Alpe d’Huez, где выиграл две минуты у ближайшего соперника Ульриха. На следующий день в горной «разделке» до Chamrousse Армстронг выиграл Ульриха ещё минуту. Позже в Пиренеях Армстронг выиграл ещё один этап, посвятив эту победу Фабио Казартелли. 29 июля 2001 года Армстронг выиграл свой третий «Тур».
В течение трёх долгих лет Лэнсу никто не мог противостоять в борьбе за звание чемпиона «Тур де Франс». Этот год был ознаменован множеством побед для Лэнса как в спорте, так и в личной жизни, у него родились близняшки в ноябре 2001 года. Главного соперника на протяжении двух последних лет — Яна Ульриха — уволили из команды, и ему пришлось пропускать Тур 2002.
В июне выигрывает так называемый малый «Тур де Франс» — «Дофинэ Либере». Флойд Лэндис, его товарищ по команде, занял второе место.
Всё начиналось с пролога, проходившего тогда в Люксембурге. Вначале Лэнс не захотел надевать жёлтую майку на правах прошлогоднего победителя. Он сказал, что её следует сперва заслужить, что у него прекрасно получилось. Он выиграл пролог, оставив вторым знаменитого француза Жалабера.
Далее шли малозначительные для общего зачёта спринтерские этапы. Четвёртый этап ознаменовался командной гонкой с раздельным стартом, на котором все фавориты были близко друг к другу на финише.
Фавориты в общем зачёте после 4 этапа.
Следующая сложность, которую предстояло преодолеть гонщикам, имела место на 9-ом этапе, на индивидуальной гонке с раздельным стартом. Армстронг шёл на победу, но, по его собственным словам, устал на последних пяти километрах, и в итоге он пропустил вперёд Гальдеано. Но, несмотря на лишь второе место, Лэнс отыграл много времени в общем зачёте у своих главных оппонентов.
Фавориты в общем зачёте после 9 этапа.
11-й этап был первой реальной проверкой в горах на том Туре. Хотя Лэнс чувствовал себя не слишком хорошо, его товарищ по команде Роберто Эрас буквально вывез Армстронга на вершину горы Ла Монги. Лэнс оставил Белоки в семи секундах позади себя, а Роберто — в 13-ти.
Общий зачёт после 11 этапа.
12-й этап был очередным горным участком Тура и запомнился хорошим выступлением француза Жалабера, который по окончании этого этапа упрочил своё первое место в звании «гороховая майка» (лучший горный гонщик Тур де Франс). Один за другим гонщики выпадали из группы лидеров. Сначала лидировал Чечу Рубьера, затем он уступил первую позицию Роберто Эрасу. Под конец этапа в лидеры вышли Армстронг и Белоки. За 4 км до финиша Армстронг вырвался вперёд, и в итоге ему удалось выиграть этот этап.
Общий зачёт после 12-го этапа.
После этого Лэнсу осталось сконцентрироваться на том, чтобы не проиграть слишком много на следующих этапах, что ему отлично удалось, по ходу дела он выиграл свой четвёртый этап на том туре, а именно последнюю разделку, за день до финиша гонки в Париже.
Общий зачёт Тур дэ Франс 2002.
После семи побед на «Тур де Франс» Лэнс заявил об уходе на покой.
9 сентября 2008 года Армстронг объявил о возвращении в большой велоспорт, он будет выступать под предводительством Йохана Брюнеля под флагом казахстанской команды «Астаны». Гонки, в которых Армстронг запланировал принять участие в 2009 году, это гонка по Австралии, Тур Калифорнии, Париж-Ницца, Тур Джорджии, Дофинэ Либере, Джиро д’Италия и Тур де Франс. За своё возвращение в мир большого велоспорта Лэнс в денежном выражении ничего не получит; обосновывая свою причину возвращения, он сказал в видеообращении к болельщикам: «Счастлив сообщить вам, что посоветовавшись с семьей, детьми и близкими друзьями, я принял решение вернуться в профессиональный велоспорт. Я делаю это, чтобы все люди больше узнали о раковых заболеваниях. Почти восемь миллионов человек умерло от рака в этом году. Еще миллионы страдают не только от болезни, но от социальной изоляции. Пора привлечь к этому внимание».
В мае 2009 года 37-летний Лэнс в составе «Астаны» впервые прошёл гонку «Джиро д'Италия» и занял 12-е место в личном зачёте.
В июле 2009 года в составе команды «Астана» Лэнс Армстронг стартовал на Тур де Франс 2009 и занял 3-е место в генеральной классификации.
Армстронг организовал новую команду — Team RadioShack — которая начала свои выступления в 2010 году. На Тур де Франс-2010 команда заняла первое место в общекомандном зачёте.
В 2011 году Армстронг завершил свою спортивную карьеру. Последней гонкой стала австралийская Tour Down Under, состоявшаяся в январе 2011 года, где Армстронг занял 65-е место.