Fils d'Edwin Eugene Aldrin, Sr., un militaire, et de Marion Moon, il est d'origine écossaise et suédoise. Après avoir été diplômé de la Montclair High School, il entre à l'académie militaire de West Point, et en sort troisième en 1951 avec un Bachelor of Science.
En tant que pilote de jet, il participe à la guerre de Corée et, au cours de ses 66 missions de combat sur North American F-86 Sabre, il abat deux MiG-15. Après la guerre, il devient instructeur à la Nellis Air Force Base.
En 1963, il obtient un doctorat de science en astronautique au MIT (Massachusetts Institute of Technology) avec sa thèse Line-of-sight guidance techniques for manned orbital rendezvous et est sélectionné en tant qu'astronaute par la NASA dans le groupe 3.
Buzz Aldrin quitte la NASA en 1971, puis l'armée en 1972 pour entrer comme conseiller technique dans l'industrie privée.