Billie nació en Oakland. Es el menor de una familia de seis hijos que vivían en Rodeo, California. Su padre, Andy Armstrong, era camionero y baterista de jazz que murió de cáncer de esófago cuando Billie tenía diez años. Billie se encerró en su cuarto y cuando la madre lo llamó, él le respondió "wake me up when September ends", ("despiértame cuando acabe septiembre"). Así fue creada esta canción dedicada a su padre. ``Antes de morir´´.
Billie ademas de ser un cantantede mucho éxito, ha sido visto en varias campañas a favor del medio ambiente con su esposa Adrienne, también ha contribuido en muchas organizaciones y eventos benéficos, siendo uno de los más recordados el que se realizó con U2 para ayudar a las víctimas del huracán Katrina.
En septiembre del 2012 Armstrong fue ingresado a rehabilitación por abuso de sustancias, debido a la reacción que tuvo frente a los organizadores de i Heart-Radio festival en Las Vegas al cortarle tiempo a su banda para dejarle mas tiempo a Usher en el escenario. Éste suceso provocó la postergación de varios conciertos de Green Day.
