Armstrong war ein Mitglied des Pasadena Playhouse College of Theatre Arts. Seine Kollegen waren unter anderem Dustin Hoffman und Gene Hackman. Zum Film gelangte er jedoch durch seine Arbeit als Gärtner für Schauspielerin Gloria Hendry, die ihm Testaufnahmen ermöglichte. So begann mit der Fernsehserie Rauchende Colts Armstrong seine Karriere als Schauspieler. Er galt als talentiert und war als hervorragender Fechter bekannt. Seine beiden letzten Fernsehserien waren Hawaii Fünf-Null und The Greatest American Hero.

Sein erster Film war Ein Fremder kam an (1962). Ein Jahr später spielte er in Jason und die Argonauten seine wohl bekannteste Rolle, die des „Jason“. Weitere Filme Armstrongs waren Sie nannten ihn King, Immer wenn er Dollars roch und Winnetou und sein Freund Old Firehand.

Todd Armstrong starb 1992 im Alter von 55 Jahren in Kalifornien durch einen selbstausgelösten Gewehrschuss.