Neil deGrasse Tyson New Yorkban született és nőtt fel, ahol az állami iskolákban tanult, egészen a Bronx High School of Science érettségiig. Tyson a Harvardon fizikából szerzett BA diplomát, majd a Columbián asztrofizikából doktorált.
Tyson szakmai kutatási érdeklődése széleskörű, de kiterjed a csillagkeletkezésre, a csillagrobbanásokra, a törpegalaxisokra és a Tejútrendszerünk szerkezetére. Tyson a Hubble űrteleszkópról, valamint a kaliforniai, új-mexikói, arizonai és a chilei Andokban található távcsövekről szerzi adatait.
2001-ben Tysont Bush elnök kinevezte egy 12 tagú bizottság tagjává, amely az amerikai űrkutatás jövőjét tanulmányozta. A végső jelentést 2002-ben tették közzé, és olyan ajánlásokat tartalmazott (a Kongresszus és a kormány főbb szervei számára), amelyek elősegítik a közlekedés, az űrkutatás és a nemzetbiztonság virágzó jövőjét.
2004-ben Bush elnök ismét kinevezte Tysont, hogy tagja legyen az Egyesült Államok űrkutatási politikájának végrehajtásával foglalkozó 9 tagú bizottságnak, amelyet Hold, Mars és azon túl bizottságnak neveztek el. Ez a csoport navigálta azt az utat, amelyen keresztül az új űrvízió az amerikai napirend sikeres részévé válhat. 2006-ban pedig a NASA vezetője Tysont nevezte ki a NASA tekintélyes tanácsadó testületébe, amely segít a NASA-nak abban az örökös szükségletében, hogy ambiciózus elképzeléseit a korlátozott költségvetésébe illessze.
A több tucat szakmai publikáción kívül Dr. Tyson írt és ír a nyilvánosság számára is. A Natural History magazin havi esszéírója Universe címmel. Tyson kilenc könyve között pedig ott van a The Sky is Not the Limit: Adventures of an Urban Astrophysicist című memoárja; valamint az Origins: Fourteen Billion Years of Cosmic Evolution (Tizennégymilliárd év kozmikus evolúciója), amelyet Donald Goldsmith-tel közösen írt. Az Origins a PBS-NOVA Origins című négyrészes minisorozatának kísérőkönyve, amelyben Tyson a házigazda szerepét tölti be a kamerák előtt. A műsor premierje 2004. szeptember 28-án és 29-én volt. 2006 őszétől pedig Tyson a PBS-NOVA NOVA ScienceNow című spinoff műsorának kamerás házigazdája, amely a világegyetemben elfoglalt helyünk megértését formáló tudományok határvidékét mutatja be.
Tyson legutóbbi két könyve a játékos és informatív Death By Black Hole and Other Cosmic Quandaries, amely a New York Times bestsellere volt, valamint a The Pluto Files: The Rise and Fall of America’s Favorite Planet (Amerika kedvenc bolygójának felemelkedése és bukása), amely a Plútó bolygóstátusával kapcsolatos vita középpontjában szerzett tapasztalatait mutatja be.
Tyson kilenc díszdoktori címet és a NASA Distinguished Public Service Medal kitüntetését kapta. A kozmosz nyilvános megbecsüléséhez való hozzájárulását a Nemzetközi Csillagászati Unió a 13123 Tyson aszteroida hivatalos elnevezésével ismerte el. A People magazin 2000-ben Tysont választotta a legszexibb élő asztrofizikusnak.
Tyson a Hayden Planetárium Frederick P. Rose igazgatói posztjának első várományosa. Tyson New Yorkban él feleségével és két gyermekével.