Neil deGrasse Tyson wurde in New York City geboren und wuchs dort auf, wo er an den öffentlichen Schulen bis zu seinem Abschluss an der Bronx High School of Science unterrichtet wurde. Tyson studierte Physik in Harvard und promovierte in Astrophysik an der Columbia University.
Tysons berufliche Forschungsinteressen sind breit gefächert, umfassen aber Sternentstehung, explodierende Sterne, Zwerggalaxien und die Struktur unserer Milchstraße. Tyson bezieht seine Daten vom Hubble-Weltraumteleskop sowie von Teleskopen in Kalifornien, New Mexico, Arizona und in den chilenischen Anden.
Im Jahr 2001 wurde Tyson von Präsident Bush in eine 12-köpfige Kommission berufen, die die Zukunft der amerikanischen Luft- und Raumfahrtindustrie untersuchte. Der Abschlussbericht wurde 2002 veröffentlicht und enthielt Empfehlungen (für den Kongress und die wichtigsten Regierungsbehörden), die eine florierende Zukunft in den Bereichen Verkehr, Weltraumforschung und nationale Sicherheit fördern sollten.
Im Jahr 2004 wurde Tyson erneut von Präsident Bush in eine neunköpfige Kommission zur Umsetzung der amerikanischen Weltraumforschungspolitik berufen, die den Namen „Moon, Mars, and Beyond commission“ trug. Diese Gruppe erarbeitete einen Weg, wie die neue Weltraumvision zu einem erfolgreichen Teil der amerikanischen Agenda werden kann. Und 2006 ernannte der Leiter der NASA Tyson zum Mitglied des angesehenen Beirats, der der NASA helfen wird, ihre ehrgeizige Vision mit ihrem begrenzten Budget in Einklang zu bringen.
Neben Dutzenden von Fachpublikationen hat Dr. Tyson auch für die Öffentlichkeit geschrieben und schreibt weiterhin. Er ist monatlicher Essayist für die Zeitschrift Natural History mit dem Titel Universe. Zu Tysons neun Büchern gehören auch seine Memoiren The Sky is Not the Limit: Adventures of an Urban Astrophysicist und Origins: Fourteen Billion Years of Cosmic Evolution (Vierzehn Milliarden Jahre kosmische Evolution), das er gemeinsam mit Donald Goldsmith geschrieben hat. Origins ist das Begleitbuch zur vierteiligen PBS-NOVA-Miniserie Origins, in der Tyson als Moderator auftritt. Die Sendung wurde am 28. und 29. September 2004 erstmals ausgestrahlt. Und ab Herbst 2006 tritt Tyson als Moderator des PBS-NOVA-Spinoff-Programms NOVA ScienceNow auf, das einen zugänglichen Blick auf die Grenzen der Wissenschaft wirft, die das Verständnis unseres Platzes im Universum prägt.
Tysons letzte beiden Bücher sind das spielerische und informative Death By Black Hole and Other Cosmic Quandaries (Tod durch schwarze Löcher und andere kosmische Rätsel), das ein New York Times-Bestseller war, und The Pluto Files: The Rise and Fall of America’s Favorite Planet (Aufstieg und Fall von Amerikas Lieblingsplanet), das seine Erfahrungen im Zentrum der Kontroverse um Plutos Planetenstatus beschreibt.
Tyson ist Träger von neun Ehrendoktorwürden und der NASA Distinguished Public Service Medal. Seine Beiträge zur öffentlichen Wertschätzung des Kosmos wurden von der Internationalen Astronomischen Union durch die offizielle Benennung des Asteroiden 13123 Tyson anerkannt. Im Jahr 2000 wurde Tyson vom People Magazine zum „Sexiest Astrophysicist Alive“ gewählt.
Tyson ist der erste Inhaber des Frederick P. Rose-Direktoriums des Hayden Planetariums. Tyson lebt mit seiner Frau und zwei Kindern in New York City.