Armstrong wrócił do peletonu także po to, by promować światową kampanię na rzecz walki z rakiem. W 1997 roku, mając zaledwie 26 lat, wykryto u niego nowotwór jądra. Pauzował wiele miesięcy, ale wygrał walkę z chorobą, mimo przerzutów do płuc i mózgu. Tak naprawdę dopiero wtedy zaczęła się jego wielka kariera. Jak podkreślili jego lekarze, nawet w najtrudniejszych chwilach, kiedy szanse przeżycia oceniane były na 50 procent, Armstrong nie rozstawał się z rowerem, przejeżdżając po kilkadziesiąt kilometrów dziennie. Po pierwszym zerwaniu z wyczynowym kolarstwem Amerykanin poświęcił się pracy na rzecz fundacji gromadzącej fundusze na walkę z nowotworami. Nie rezygnował jednak z aktywności fizycznej, regularnie startując w długodystansowych wyścigach w kolarstwie górskim, a także w biegach maratońskich. W młodości uprawiał triathlon, stąd zamiłowanie do sportów wytrzymałościowych.
Od lat nie brakowało głosów, że sukcesy zawdzięcza nie tylko ciężkiej pracy, ale i niedozwolonemu wspomaganiu. Niedawno został oskarżony przez magazyn "Sports Illustrated" o nakłanianie innych kolarzy do stosowania dopingu. Przeciwko Teksańczykowi toczy się śledztwo od wiosny 2010 roku. Wszczęto je na wniosek byłego kolarza i partnera Armstronga z kilku zespołów Floyda Landisa, który przyznał się do korzystania z zabronionych środków i oskarżył o to samo słynniejszego rodaka. We Francji do dziś są przechowywane próbki krwi i moczu Amerykanina. Te, które pobrano podczas jego pierwszej zwycięskiej "Wielkiej Pętli" w 1999 roku, miały zawierać ślady erytropoetyny (EPO). Informował o tym dziennik "L'Equipe" w 2005 roku. Armstrong, ojciec pięciorga dzieci, zawsze stanowczo odrzucał te oskarżenia.
PAP, arb