Pada 2 Oktober, 1996, ketika berumur 25 tahun, menderita testikular kanser ( karsinoma Embryonal ) peringkat 3. Kanser merebak ke paru-paru,perut dan otak. Pakar urologi di Austin, Texas mengesahkan beliau mendapati ada gejala kanser , batuk darah dan mempunyai tumor testis yang menyakitkan. Armstrong juga mempunyai orchiectomy iaitu penyakit testis. Selepas pembedahan, doktor menyatakan bahawa dia mempunyai kurang daripada 40% peluang untuk hidup.

Beliau memilih perubatan alternatif, etoposide ifosfamide , dan cisplatin (VIP), untuk mengelakkan ketoksikan paru-paru yang berkaitan dengan dadah bleomycin . Keputusan ini kerana melibatkan kerjaya berbasikal. Beliau menerima rawatan di Universiti Indiana (IU), Indianapolis - Dr. Lawrence Einhorn telah menggunakan cisplatinum untuk merawat kanser testis.

Pada Januari 1998, beliau telah terlibat dalam latihan yang serius untuk perlumbaan di Eropah mewakili Amerika Syarikat.Beliau berlatih di Banjaran Appalachian sekitar Boone, Carolina, dengan rakannya Roll Bob .