Neil deGrasse Tyson syntyi ja varttui New Yorkissa, jossa hän sai opetusta julkisissa kouluissa, kunnes valmistui Bronxin tiedelukiosta. Tyson valmistui fysiikan kandidaatiksi Harvardista ja tohtoriksi astrofysiikasta Columbian yliopistosta.
Tysonin ammatilliset tutkimusintressit ovat laajat, mutta niihin kuuluvat tähtien muodostuminen, räjähtävät tähdet, kääpiögalaksit ja Linnunratamme rakenne. Tyson saa tietonsa Hubble-avaruusteleskoopilta sekä Kaliforniassa, New Mexicossa, Arizonassa ja Chilen Andeilla sijaitsevilta teleskoopeilta.
Presidentti Bush nimitti Tysonin vuonna 2001 12-jäseniseen toimikuntaan, joka tutki Yhdysvaltain ilmailuteollisuuden tulevaisuutta. Loppuraportti julkaistiin vuonna 2002, ja se sisälsi suosituksia (kongressille ja hallituksen tärkeimmille virastoille), jotka edistäisivät liikenteen, avaruustutkimuksen ja kansallisen turvallisuuden kukoistavaa tulevaisuutta.
Presidentti Bush nimitti Tysonin vuonna 2004 jälleen kerran toimimaan Yhdysvaltain avaruustutkimuspolitiikan toimeenpanoa käsittelevässä 9-jäsenisessä toimikunnassa, jota kutsuttiin nimellä Moon, Mars, and Beyond Commission. Tämä ryhmä suunnitteli polkua, jonka avulla uudesta avaruusvisioista voi tulla menestyksekäs osa Yhdysvaltain agendaa. Vuonna 2006 NASA:n johtaja nimitti Tysonin arvostettuun neuvoa-antavaan komiteaansa, joka auttaa NASA:ta selviytymään sen monivuotisesta tarpeesta sovittaa kunnianhimoinen visio rajoitettuun budjettiin.
Kymmenien ammatillisten julkaisujen lisäksi tohtori Tyson on kirjoittanut ja kirjoittaa edelleen yleisölle. Hän on Natural History -lehden kuukausittainen esseisti otsikolla Universe. Ja Tysonin yhdeksän kirjan joukossa on hänen muistelmateoksensa The Sky is Not the Limit: Adventures of an Urban Astrophysicist; ja Origins: Fourteen Billion Years of Cosmic Evolution, jonka hän on kirjoittanut yhdessä Donald Goldsmithin kanssa. Origins on PBS-NOVA:n neliosaisen minisarjan Origins, jossa Tyson toimii juontajana. Ohjelma sai ensi-iltansa 28. ja 29. syyskuuta 2004. Syksystä 2006 alkaen Tyson toimii kameran edessä PBS-NOVA:n spinoff-ohjelmassa NOVA ScienceNow, joka on helppotajuinen katsaus kaiken sen tieteen eturintamaan, joka muokkaa käsitystämme paikastamme maailmankaikkeudessa.
Tysonin kaksi viimeisintä kirjaa ovat leikkisä ja informatiivinen teos Death By Black Hole and Other Cosmic Quandaries (Kuolema mustalla reiällä ja muita kosmisia kysymyksiä), joka oli New York Times -lehden bestselleri, ja teos The Pluto Files (Pluto Files): The Rise and Fall of America’s Favorite Planet, joka kertoo hänen kokemuksistaan Pluton planetaarista asemaa koskevan kiistan keskellä.
Tyson on saanut yhdeksän kunniatohtorin arvonimeä ja NASA:n Distinguished Public Service Medal -mitalin. Kansainvälinen tähtitieteellinen unioni on tunnustanut hänen panoksensa kosmoksen yleiseen arvostukseen nimeämällä virallisesti asteroidin 13123 Tyson. People Magazine valitsi Tysonin vuonna 2000 seksikkäimmäksi elossa olevaksi astrofyysikoksi.
Tyson on Haydenin planetaarion Frederick P. Rose -johtajan viran ensimmäinen haltija. Tyson asuu New Yorkissa vaimonsa ja kahden lapsensa kanssa.