Нил Деграсс Тайсон родился в Нью-Йорке, он второй ребёнок в семье с тремя детьми. Его отец, Сайрил Деграсс Тайсон (англ. Cyril deGrasse Tyson), социолог, работал комиссаром отдела кадров при мэре Нью-Йорка Джоне Линдсее (англ. ). Его мать, Санчита Фелисиано Тайсон (англ. Sunchita Feliciano Tyson), геронтолог.
Тайсон закончил Бронкскую старшую научную школу (1972—1976), где он был капитаном команды по борьбе и главным редактором школьного Физического Научного Журнала. Тайсон интересовался астрономией с самого раннего возраста — и с одержимостью изучал её подростком — в конце концов, даже получил некоторую известность в сообществе астрономов и читал лекции на эту тему в возрасте 15 лет. Тайсон рассказывал, что его интерес к астрономии начался с того момента, когда он поднялся на верхний этаж его дома в городе Нью-Йорке (названном «Квартиры, смотрящие в небо» — англ. «Skyview Apartments») и посмотрел на луну в бинокль.
Астроном Карл Саган, преподававший тогда в Корнелльском Университете, пытался завербовать Тайсона в Корнелл для учёбы в колледже. Во время интервью с журналистом Даниэлем Симоном доктор Тайсон сказал: «Интересно, что когда я обратился в Корнелл, мое заявление было пропитано моей страстью к изучению и исследованию Вселенной. Каким-то образом Приемная комиссия довела мое заявление до сведения покойного г-на Сагана, и он фактически взял на себя инициативу и позаботился со мной связаться. Он оказал на меня очень вдохновляющее и самое мощное влияние. Г-н Саган был таким же великим, как и Вселенная, моим наставником.» Но Тайсон выбрал Гарвард, где он специализировался в физике. Он занимался греблей на первом курсе, но вернулся в борьбу и получил спортивный разряд на старшем курсе. Тайсон получил степень бакалавра по физике в Гарварде в 1980 году и начал свою дипломную работу в Техасском университете в г. Остин, где и получил степень магистра по астрономии в 1983 году. Помимо спорта (борьба и гребля в колледже), он также активно занимается танцами разных стилей, включая джаз, балет, афро-карибские и латинские танцы. В 1985 году, выступая в танцевальной команде Техасского университета, он выиграл золотую медаль в национальном турнире, в стиле Международных Латинских Танцев.
Он начал докторскую программу в Техасском университете, но перешёл в 1988 году в Колумбийский университет, где и получил докторскую степень астрофизика в 1991 году. Тайсон также участвует в Академии обмена знаниями НАСА.
Тайсон написал ряд популярных книг по астрономии.
В 1995 году он начал вести колонку «Вселенная» в Журнале естественной истории (англ. Natural History). В журнальной колонке, где он был автором в 2002 году, Тайсон ввёл термин «Манхеттенэдж» (англ. «Manhattanhenge») для описания двух дней в году, когда вечером солнце садится в том же направлении, что и улицы на Манхэттене, что даёт возможность видеть закат, если смотреть вдоль улицы.
В 2004 году он провёл четыре части сериала «Истоки» (англ. Origins) канала PBS NOVA () , и в том же году в соавторстве с Дональдом Голдсмитом (англ. Donald Goldsmith) выпустил книгу по этим сериям, «Истоки: Четырнадцать миллиардов лет космической эволюции» («Origins: Fourteen Billion Years Of Cosmic Evolution»). Он снова сотрудничал с доктором Голдсмитом в качестве рассказчика в документальном фильме «400 лет телескопу» (), вышедшему на PBS в апреле 2009 года.
Вскоре Тайсон был награждён почётной медалью НАСА «За выдающуюся общественную службу», наивысшей гражданской наградой НАСА.
Будучи директором планетария Хайден, Тайсон воспротивился традиционному мнению, согласно которому Плутон считался девятой планетой солнечной системы, и убрал его из планет центральной экспозиции. Тайсон объяснил, что он хотел наблюдать общность между объектами: планеты земной группы, газовые гиганты и Плутон, уйти от простого подсчета планет. Он заявил в телепередачах The Colbert Report, The Daily Show и BBC Horizon, что это решение привело к большому количеству возмущённых писем от детей. В 2006 г. Международное астрономическое объединение (I.A.U.) подтвердило эту его оценку, изменив классификацию, и теперь Плутон относится к малым планетам. Даниэль Симон написал в интервью с г-ном Тайсоном о его расстроенности: «В то время мы были не очень популярны здесь в Планетарии Хейден».
Тайсон является критиком теории струн, его оппозиционное мнение основано на чрезмерной опоре теории струн на математические прогнозы в ущерб проверяемым величинам.
Также Колумбийский университет присвоил ему Медаль совершенства.
До 1993 года Тайсон опубликовал несколько статей в научных журналах, а с 1994 года начал писать и научно-популярные книги.
Нил Деграсс Тайсон Секреты Плутона = The Pluto Files: The Rise and Fall of America's Favorite Planet. — New York: W. W. Norton & Company, 2009. — ISBN 0-393-06520-0
An exposition of the often-tempestuous correspondence between Tyson and his colleagues as well as between Tyson and school children—all over the demotion of Pluto from its planet status.
Нил Деграсс Тайсон Смерть в чёрной дыре и другие космические трудности = Death By Black Hole, And Other Cosmic Quandaries. — New York: W. W. Norton & Company, 2007. — ISBN 0-393-33016-8
Антология лучших эссе Тайсона, напечатанных в Журнале естественной истории (англ. Natural History) под заголовком «Вселенная» (англ. Universe).
Нил Деграсс Тайсон, Дональд Голдсмит Происхождение: 14 миллиардов лет космической эволюции = Origins: Fourteen Billion Years of Cosmic Evolution. — New York: W. W. Norton & Company, 2004. — ISBN 0-393-32758-2
The remarkable beginnings of life, the universe, and everything. Companion Book to the PBS-NOVA series on cosmic origins. Premiered September 28-29, 2004
Нил Деграсс Тайсон (Соавтор.) Космические горизонты: астрономия на переднем крае = Cosmic Horizons: Astronomy at the Cutting Edge. — New York: The New Press, 2001. — ISBN 1565846029
A collection of twenty contributed essays on the modern frontier of astrophysics, with commentary and historical material added by the editors. A book conceived along with the 2000 opening of the Hayden Planetarium and Rose Center for Earth and Space.
Нил Деграсс Тайсон, Чарльз Лиу, Роберт Ирион Одна Вселенная: дома в космосе = One Universe: At Home in the Cosmos. — Washington, DC: Joseph Henry Press of the National Academy of Sciences, 2000. — ISBN 0-309-06488-0
The connections of astrophysics with everyday life. The companion book to the 2000 opening of the Hayden Planetarium and Rose Center for Earth and Space.
Книга получила приз «Научная книга 2001 года» Американского института физики.
Расширенное онлайновое издание книги «One Universe: At Home in the Cosmos».
Нил Деграсс Тайсон Небо не предел: Приключения городского астрофизика = The Sky Is Not the Limit: Adventures of an Urban Astrophysicist. — 1-е изд. — New York: Doubleday, 2000. — ISBN 978-1-59102-188-9
Нил Деграсс Тайсон Небо не предел: Приключения городского астрофизика = The Sky Is Not the Limit: Adventures of an Urban Astrophysicist. — 2-е изд, испр.. — Amherst, NY: Prometheus Books, 2004. — ISBN 978-1-59102-188-9
Автобиографические размышления.
Нил Деграсс Тайсон Настоящее посещение этой планеты = Just Visiting this Planet. — New York: Main Street Books, an imprint of Doubleday, 1998. — ISBN 0-385-48837-8
A collection of six years from a Q & A column written monthly for Star Date Magazine. Sequel to Merlin’s Tour of the Universe (see below) that contains chapters of questions about astronomy and space asked by the general public and answered through the pen name Merlin.
Нил Деграсс Тайсон Вселенная спустилась на Землю = Universe Down to Earth. — New York: Columbia University Press, 1994.
Essays on special topics in astronomy that evolved principally from invited talks and lectures delivered for introductory college astronomy classes at Columbia University, University of Maryland, and University of Texas. The book uses creative household analogies to help bring complex topics of the universe to the lay reader.
Нил Деграсс Тайсон Путешествие Мерлина по Вселенной = Merlin’s Tour of the Universe. — New York: Columbia University Press, 1989.
Thirteen chapters of questions about astronomy and space asked by the general public and answered through the pen name Merlin.