Altı kardeşin en küçüğü olan Billie Joe Armstrong, 17 Şubat 1972'de Oakland, Kaliforniya'da dünyaya gelmiştir. Daha sonra Rodeo, Kaliforniya'da büyümüştür. Babası Andy, caz müzisyeni ve kamyon şoförüydü. Armstrong 10 yaşındayken babası özofagus kanserinden ölmüştür. Annesi Rod's Hickory Pit isimli yerel bir restorantta garsondu. Billie 5 yaşında şarkı söylemeye başladı. Hastaların kendilerini iyi hissetmelerini sağlamak için hastanelere gidip onlara şarkı söylüyordu. Bu sıralarda yerel bir şirket olan Fiat Records'da ilk kaydı olan "Look For Love"ı kaydetti. İlk elektro gitarını 11 yaşındayken aldı ve ona "Blue" ismini verdi (Fernandes Stratocaster). Billie hala Blue'yu kullanıyor ama elinde gitarın birçok kopyası var. Annesi bundan sonra altı çocuğa bakabilmek için iki katı çalışmaya başladı. Billie ve Mike bir dönem annesinin çalıştığı restorantta çalıştılar. Annesi, babasının ölümünden iki yıl sonra bütün çocukları her ne kadar karşı çıksa da tekrar evlendi. 10 yaşındayken okulun kantininde Mike ile tanıştı. Birbirilerinin evlerinde yatıya kaldıkları zaman birlikte eski metal şarkıları çaldılar, Ozzy Osbourne, Def Leppard ve Van Halen. 14 yaşındayken annesi ve üvey babasını anlatan ilk şarkısını yazdı "Why do you want him?". 15 yaşındayken Mike ve buldukları bir baterist ile Sweet Children adlı ilk grubunu kurdu. Liseyi grup çalışmalarına yoğunlaşmak için son senesindeyken bıraktı. İlk turnelerindeki Minneapolis konserinde gelecekti eşiyle tanıştı "Adrienne Nesser". Bir süre çıktıktan sonra 2 Temmuz 1994'te evlendiler. Düğünlerinden sonraki gün Adrienne'in hamile olduğunu öğrendiler. Oğulları Joseph Marcicano Armstrong Mart 1995'te doğdu. Ondan üç yıl sonra 12 Eylül 1998'de ikinci çocukları Jakob Danger Armstrong aileye katıldı.Billie Joe Armstrong bu günlerde oğlu Joey Armstrong'un grubu olan swimmers -eski adıyla Emily's Army- için prodüktörlük yapıyor.