Харрис родился 15 июня 1973 года в городе Альбукерке, штат Нью-Мексико, и вырос в Руидозо, Нью-Мексико.

По рассказу его младшего брата, начиная с 4 класса Нил начал играть в школьном театре, и исполнил роль Тотошки в постановке «Волшебника изумрудного города». В 1991 году окончил с отличием Cueva High School в своём родном городе.

Его родители, Рон (адвокат) и Шейла (писатель), переехали в Альбукерк в 1988, в тот же год, когда Харрис дебютировал в двух кинофильмах: «Purple People Eater» (1988) и «Clara’s Heart» (1988), в котором играла главную роль Whoopi Goldberg (Вупи Голдберг). Год спустя, когда Нейлу было 16 лет, его пригласили на главную роль в телесериале Стивена Бочко о докторе чудо-подростка в местной больнице, «Doogie Howser, Доктор медицины» (1989), в котором Нил начинал как подросток-сердцеед.

Наибольшую известность ему принесла роль Барни Стинсона в телесериале «Как я встретил вашу маму». В 2000 году он снялся в фильме «Лучший друг», где сыграл Дэвида, друга героя Руперта Эверетта. Появился в качестве приглашённого гостя в сериале «Уилл и Грейс». В одном из эпизодов этого сериала он сыграл персонажа, который не мог определиться со своими сексуальными предпочтениями (гомосексуальность или гетеросексуальность), но в финале все-таки выбрал гомосексуальность.

В 2004 году, в роли серийного убийцы появился в одном из эпизодов сериала «Закон и Порядок». В 2003 году сыграл на Бродвее (вместе с Энн Хеч) в пьесе «Устойчивый». В 2003 году работал в «Кабаре», вместе с Деборой Гибсон и Томом Босли, где исполнял роль MC.

В 2004 году сыграл пародию на самого себя в фильме «Гарольд и Кумар уходят в отрыв».

В 2005 году Нил получил роль в сериале «Как я встретил вашу маму» (сериал, 2005 – ...), где играет дамского угодника и ловеласа.

В 2006 году он снялся в двух эпизодах сериала «Приключения Элоизы», а в 2008 году играл главную роль в мини-сериале «Музыкальный блог Доктора Ужасного».

В 2010 году Нил исполнил главную роль в фильме «Лучший и самый яркий».

В 2011 году с его участием вышло три картины - «Страшно красив», «Труппа» и «Смурфики».

В 2013 году Нил вновь исполнил роль Патрика в фильмо-мульте «Смурфики 2».

В 2014 году с участие Нила выйдут две картины «Миллион способов умереть на Диком Западе» и «Исчезнувшая», в которых он исполнит роли первого плана.