杨利伟1965年6月21日出生于辽宁省葫芦岛市绥中县，1983年考进了空军第八飞行学院。1987年毕业于中国人民解放军空军航空大学，获得学士学位。分配至空军歼击航空兵部队做飞行员。1995年9月，载人航天工程指挥部获中央军委批复，从空军现役飞行员中选拔预备航天员。1997年4月中旬，他在临床医学、航天生理功能指标、心理素质的测试中都达到了优秀，成为其中的一员。
杨利伟从小就生活在大海边，儿时他有一个梦想，希望有一天，能像海鸥那样，向着蓝天飞去。
杨利伟小时候非常爱看书，他写过一篇作文《我见到了周总理》曾入选了作文集。爸爸杨德元、妈妈魏桂兰同在镇里一家中学当教师(爸爸后调到县土产公司)。小利伟自幼比较文弱、性格内向、缺少胆量。为了改变小利伟的性格，每年寒暑假，爸爸有意识地带他去爬山、到县东六股河去游泳。秋天，带他去大山里爬树采摘果实。从此，小利伟竟对探险及运动有了兴趣，常常同伙伴跋山涉水野游，登狐仙洞山探访狐洞、寻访古寺遗址，寻觅传说中的“链锁地井”。看完《闪闪的红星》、《小兵张嘎》、《鸡毛信》等战争故事片后，他央求爸爸帮助同班的小伙伴赶制了红缨枪，毛遂自荐当上了儿童团长。而看了《铁道游击队》后，他就一直梦想做火车司机，却没想到后来成为中国太空第一人。
1983年6月，在杨利伟高中三年级的时候，空军招飞人员要在当地应届毕业生中选拔飞行员，而从小就有从军梦的杨利伟第一个到选飞报名处报上了自己的名字，经过严格的选拔、考察、体检、面测等程序，18岁的杨利伟正式成为中国人民解放军空军飞行学院的一名学生。
2003年07月，经载人航天工程航天员选评委员会评定，具备了独立执行航天飞行的能力，被授予三级航天员资格。时为中校军衔。10月15日北京时间9时，杨利伟乘由长征二号F火箭运载的神舟五号飞船首次进入太空。他和技术专家的创举使得中国成为第三个掌握载人航天技术的国家。10月15日，晋升上校军衔。10月16日，杨利伟成为了全国人民心目中的民族英雄。
2004年春节前后，晋升大校军衔。 12月09日，杨利伟获香港中文大学颁发荣誉理学博士学位。
2005年，杨利伟出任中国航天员科研训练中心副主任，载人航天工程航天员系统副总指挥。
2007年10月，在中共十七大上当选为中央候补委员。
2008年07月22日，晋升少将军衔。11月17日在海南省文昌中学的百年庆典上担任文昌中学荣誉校长。
2010年02月3日，宿州学院聘请他为名誉教授，3月中国载人航天工程办公室副主任，5月15日，他被吉林大学聘请为大学生人生导师。
2011年当选为国际宇航科学院院士。
2003年香港《大公报》发表社评《杨利伟旋风热动全城》，社评：杨利伟是这次“神舟”5号飞船成功载人航天的标志和代表。从杨利伟的表现，人们可以看到今天中国精英一代的崛起，看到他们的质素、智慧和表现，看到深化改革开放的成果，看到国家未来光辉远大的前景和希望。