В 1951 году Олдрин окончил Военную академию США в Вест-Пойнте и получил степень бакалавра технических наук. В том же году поступил на военную службу в ВВС США в звании Второго лейтенанта, прошел лётную подготовку в качестве лётчика-истребителя. В 1953 году принимал участие в Корейской войне в качестве пилота самолёта F-86 «Sabre» в составе 51-го авиакрыла истребителей-перехватчиков. Выполнил 66 боевых вылетов и сбил два самолёта МиГ-15. 8 июня 1953 года на страницах журнала «Life» были опубликованы фотографии, на которых было изображено, как Олдрин сбивает МиГ-15, из которого катапультируется лётчик.
К моменту зачисления в отряд астронавтов служил в местном отделении ВВС при Центре пилотируемых космических полётов (сейчас называется Космическим центром Джонсона) в качестве ответственного за проведение экспериментов Министерства обороны США во время полётов кораблей «Джемини».
В ноябре 1967 года Олдрин был назначен в дублирующий экипаж третьего пилотируемого полета по программе «Аполлон», который должен был стать первым запуском на РН «Сатурн-5». После переформирования экипажей был дублёром пилота командного модуля корабля «Аполлон-8». В январе 1969 года был назначен пилотом лунного модуля корабля «Аполлон-11».
21 июля 1969 года по Гринвичскому времени Эдвин «Базз» Олдрин стал вторым человеком, ступившим на другое небесное тело, совершив километровую прогулку по поверхности Луны. До полёта миссии «Аполлон-14» Олдрин держал лидерство по суммарному времени выхода в открытый космос. Согласно многочисленным легендам, Олдрин всегда хотел первым ступить на Луну. Многие утверждают, что изначально ему и был обещан первый шаг, но из-за схемы расположения астронавтов в модуле пришлось всё же остановиться на Ниле Армстронге — по штатному расписанию он сидел ближе к выходу. По другим вариантам этой же истории, Армстронг получил это право из-за своей невероятной скромности. Существовует мнение, что НАСА было заинтересовано, чтобы первым человеком, который ступит на поверхность Луны будет гражданский. Так или иначе, свою долю славы Олдрин получил: официально, первыми на поверхности прозвучали слова Армстронга — «Хьюстон, говорит база в море Спокойствия. Орёл сел». Однако, сразу перед этим Базз говорил «Касание легкое … хорошо, двигатель выключен».
Базз Олдрин — сторонник пресвитерианской церкви. После прилунения, он сообщил на Землю: «Хочу воспользоваться возможностью и попросить всех, кто меня слышит, обдумать события последних часов и вознести благодарность наиболее приемлемым для каждого способом». Тогда же Олдрин, пользуясь правами старейшины пресвитерианской церкви, провел краткую частную службу с причастием. Армстронг, будучи неверующим, причащаться не стал.
В 1985 году Олдрин предложил НАСА проект «орбитальных отелей», курсирующих между Землёй и Марсом. Этот проект называется Cycler, и его главной стратегической целью является осуществление перевозок грузов и первых колонистов на Марс с коммерческой целью — развитие космического туризма и создание космических отелей. Стержень проекта группы Олдрина — неистощимый источник энергии — гравитационные силы космических тел, которые, взаимодействуя друг с другом, могут «выстроить» орбиту космического «отеля». Замысел заключается в том, что, когда космический транспорт будет попадать в зону действия гравитационных сил Земли или Марса, он не будет останавливаться — его скорость снизится, но посадка не должна осуществляться.
В 2002 году президент США Джордж Буш назначил Олдрина членом Комиссии по определению путей развития американской аэрокосмической промышленности. А в декабре 2003 года газета New York Times опубликовала статью Олдрина с критикой в адрес НАСА. В ней он выразил обеспокоенность по поводу дальнейшего развития космической программы НАСА, а также провозгласил целью НАСА в ближайшие два десятилетия возвращение на Луну, а затем полёт на Марс.
Олдрин был женат три раза. От первого брака с Джоан Арчер он имеет трёх детей: сына Джеймса Майкла, дочь Дженис Росс и сына Эндрю Джона. Со второй женой Беверли ван Зайл Олдрин прожил 12 лет. На своей третьей жене Лойс Дриггс Кэннон женился в День Святого Валентина в 1988 году. Олдрин подал на развод с Лойс 15 июня 2011 года в Лос-Анджелесе, ссылаясь на «непримиримые разногласия», по словам его адвоката.
Олдрин прошёл масонскую посвящение в ложе «Монтклер» № 144 (Нью-Джерси) и стал мастером масоном 21 февраля 1956 год. В 1971 году был награждён Великой ложей штата Нью-Йорк