Γιος του Αχιλλέα και της Δηιδάμειας, κόρης του Λυκομήδη.
Το πραγματικό του όνομα ήταν Πύρρος αλλά έγινε γνωστός σαν Νεοπτόλεμος επειδή άργησε να λάβει μέρος στον πόλεμο κατά της Τροίας. Ο Οδυσσέας κατάφερε να τον πείσει να πολεμήσει, μετά το θάνατο του πατέρα του, διότι σύμφωνα με κάποιο χρησμό, η Τροία δεν θα κυριευόταν χωρίς τη βοήθεια ενός απογόνου του Αιακού.
Ο Νεοπτόλεμος φορώντας τότε το θώρακα και τον οπλισμό του πατέρα του, που του έδωσε ο Οδυσσέας, αναδείχτηκε ήρωας στην άλωση της Τροίας. Ήταν ένας από τους πρώτους που εισχώρησαν στην Τροία εξερχόμενος από τον Δούρειο Ίππο. Σκότωσε τον Πρίαμο και το γιο του Έκτορα, Αστυάνακτα, ενώ φέρεται να θυσίασε στον τάφο του πατέρα του την κόρη του Πριάμου Πολυξένη που φαίνεται ότι είχε ερωτική σχέση με τον Αχιλλέα. Πήρε δε μαζί του σαν λάφυρο τη σύζυγο του Έκτορα, Ανδρομάχη.
Με την επιστροφή του στην πατρίδα του παντρεύτηκε την κόρη του Μενέλαου και της Ελένης, Ερμιόνη, την οποία όμως ο πατέρας της είχε προηγουμένως υποσχεθεί στον Ορέστη. Ο Ορέστης δεν ησύχασε μέχρι που έβαλε τους ιερείς του Απόλλωνα και σκότωσαν το Νεοπτόλεμο παίρνοντας πίσω την Ερμιόνη.

'Νεοπτολέμειος τίσις' ή 'Νεοπτολέμειος τιμωρία' ονομάζεται η τιμωρία που υφίσταται κάποιος όταν πάθει το ίδιο κακό με αυτό που έχει κάνει.
Η φράση προέρχεται από τον Νεοπτόλεμο που σκότωσε τον βασιλιά της Τροίας Πρίαμο πάνω στον βωμό του Ερκείου Διός και που αργότερα σκοτώθηκε ο ίδιος στον βωμό του Απόλλωνα.