Neil Young nació en Toronto, Canadá, y tras el divorcio de sus padres se mudó con su madre a Winnipeg. Allí comenzó a tocar en grupos de garage rock y a presentarse en clubes de folk, donde conoció a figuras como Joni Mitchell y Stephen Stills. En 1966 se unió a los Mynah Birds junto a Bruce Palmer y Rick James, pero el proyecto no prosperó. Poco después viajó a Los Ángeles, donde se reencontró con Stills y formaron Buffalo Springfield, banda clave del folk-rock californiano.
El grupo alcanzó notoriedad rápidamente, aunque estuvo marcado por tensiones internas. Young lo abandonó varias veces hasta su salida definitiva en 1968 para iniciar una carrera como solista.
Firmó con Reprise Records y lanzó su debut en 1969. Ese mismo año formó Crazy Horse junto a Danny Whitten, Billy Talbot y Ralph Molina. Con ellos grabó Everybody Knows This Is Nowhere, que incluyó clásicos como “Cinnamon Girl”. Paralelamente se unió a Crosby, Stills & Nash, conformando CSN&Y, con quienes participó en Déjà Vu (1970).
Young consolidó su nombre con After the Gold Rush (1970) y alcanzó su primer número uno con Harvest (1972), que incluía “Heart of Gold”. Sin embargo, lejos de repetir la fórmula exitosa, publicó proyectos arriesgados como Journey Through the Past y Time Fades Away.

La muerte de Danny Whitten y del roadie Bruce Berry marcaron un giro en su música. Grabó el sombrío Tonight’s the Night (1973, lanzado en 1975) y On the Beach (1974), discos cargados de melancolía. Posteriormente publicó Zuma (1975), donde recuperó la energía junto a Crazy Horse.

Durante la segunda mitad de los 70 exploró estilos diversos, como el country-rock en American Stars 'N Bars y Comes a Time. También preparó giras innovadoras, como Rust Never Sleeps (1979), que alternaba sets acústicos y eléctricos, y reafirmó su vigencia frente al punk.

En los 80, Young atravesó una etapa errática. Publicó Hawks & Doves (1980) y el pesado Reactor (1981). Luego firmó con Geffen Records, donde sorprendió con el electrónico Trans (1982) y el rockabilly Everybody’s Rockin’ (1983), ambos mal recibidos. Continuó probando estilos en Old Ways (1985), Landing on Water (1986) y Life (1987).
Decepcionado con Geffen, regresó a Reprise en 1988 y lanzó This Note’s for You, un álbum crítico con la comercialización del rock. Poco después se reunió con CSN en American Dream (1988), que no tuvo buena acogida.
El verdadero renacimiento llegó con Freedom (1989), que recuperó su prestigio y conectó con nuevas generaciones de músicos.
Con Ragged Glory (1990) junto a Crazy Horse y una gira con Sonic Youth, Young se acercó al rock alternativo, convirtiéndose en una figura de referencia para el movimiento grunge. Publicó el directo Weld (1991) y el experimental Arc.
En 1992 sorprendió con Harvest Moon, una secuela espiritual de Harvest, que resultó un gran éxito. Luego alternó propuestas más oscuras, como Sleeps with Angels (1994), con colaboraciones como Mirror Ball (1995) junto a Pearl Jam.

Su prolífica actividad continuó con Broken Arrow (1996) y el documental Year of the Horse (1997). A fines de los 90 volvió a CSN para Looking Forward (1999).

En 2000 lanzó Silver & Gold y el directo Road Rock, Vol. 1. Luego desarrolló Greendale (2003), un ambicioso álbum conceptual acompañado de una gira teatral y película.
En 2005 fue diagnosticado con un aneurisma cerebral, pero se recuperó y lanzó Prairie Wind. Poco después publicó Living with War (2006), con fuertes críticas a la guerra de Irak. Siguieron Chrome Dreams II (2007) y Fork in the Road (2009). Ese mismo año lanzó el masivo Archives Vol. 1, recopilando grabaciones tempranas.
Con el productor Daniel Lanois grabó Le Noise (2010), un álbum experimental basado en guitarras y texturas.
En 2010 se reunió con miembros de Buffalo Springfield para algunos shows. En paralelo lanzó material de archivo como A Treasure (2011). En 2012 volvió con Crazy Horse en Americana y Psychedelic Pill, este último un doble álbum de extensa improvisación.
Ese mismo año publicó sus memorias Waging Heavy Peace y fundó Pono Music, un proyecto para mejorar la calidad de sonido digital, que recaudó millones en Kickstarter. También lanzó discos como A Letter Home (2014) y Storytone (2014).

En 2015, con Promise of the Real, editó The Monsanto Years, centrado en causas ambientales, seguido del directo Earth (2016). Luego aparecieron Peace Trail (2016) y The Visitor (2017).
A fines de los 2010 y en la década de 2020, Young intensificó la publicación de material inédito: Roxy: Tonight’s the Night Live (2018), Songs for Judy (2018), Tuscaloosa (2019) y la recuperación de Homegrown (2020). También lanzó directos como Way Down in the Rust Bucket (2021) y Young Shakespeare (2021).
En paralelo continuó creando con Crazy Horse: Barn (2021), World Record (2022, producido por Rick Rubin) y All Roads Lead Home (2022). Además, publicó discos perdidos como Toast (2022) y Chrome Dreams (2023).
En 2023 lanzó Before and After, una revisión acústica de su repertorio, y en 2024 FU##IN' UP, reinterpretación de Ragged Glory.
En 2024 formó The Chrome Hearts, con músicos de Promise of the Real y el tecladista Spooner Oldham. Con ellos grabó Talkin to the Trees (2025), un álbum diverso que combinó folk introspectivo y rock ruidoso.
Ese mismo año lanzó Oceanside Countryside, un disco perdido de 1977 grabado en Malibú y Nashville. Paralelamente, la cineasta Daryl Hannah, su pareja, dirigió el documental Coastal, centrado en su gira solista por la Costa Oeste.