Po absolvovaní vojenskej akadémie vo West Pointe v roku 1950 slúžil Borman tri roky ako stíhací pilot na Filipínach, následne ako letecký inštruktor v Georgii a Arizone. V roku 1957 získal magisterský titul v odbore leteckého inžinierstva. Až do roku 1960 vyučoval ako odborný asistent na West Pointe termodynamiku a mechaniku kvapalín.

V septembri 1962 ho NASA vybrala do druhej skupiny astronautov pripravujúcich sa na lety do vesmíru. Po výcviku sa stal veliteľom záložnej posádky letu Gemini 4 a o pol roka neskôr ho vybrali do hlavnej posádky letu Gemini 7.

Po prvýkrát letel do vesmíru na palube kozmickej lode Gemini 7 v decembri 1965 spoločne s Jimom Lovellom. Let trval od 4. do 18. decembra 1965. Na obežnej dráhe bola vtedy už loď Gemini 6A.

Po druhýkrát vzlietol Borman z mysu Canaveral v lodi Apollo 8 o tri roky neskôr. V posádke s ním boli Lovell a William Anders. Let trval od 21. do 27. decembra 1968 a do dejín kozmonautiky sa zapísal tým, že počas tejto misie ľudská posádka po prvýkrát vstúpila na obežnú dráhu Mesiaca – stalo sa tak 24. decembra.

Obežnicu Zeme obletela loď Apollo 8 celkovo desaťkrát. Počas štvrtého obehu zhotovil Anders ikonickú fotografiu nazvanú Earthrise (Východ Zeme) zachytávajúcu modrobielu Zem vystupujúcu nad sivým mesačným povrchom.

Vo svojej knihe Countdown: An Autobiography (Odpočítavanie: Autobiografia) Borman uviedol, že Apollo 8 malo pôvodne obiehať okolo Zeme. Po úspechu misie Apolla 7 v októbri 1968 sa NASA rozhodla, že je čas letieť k Mesiacu. Podľa neho však mala NASA ďalší dôvod na zmenu plánu: chcela poraziť Sovietsky zväz.

Po odchode z NASA v júli 1970 pôsobil Borman v americkej leteckej spoločnosti Eastern Air Lines — najprv ako viceprezident a od roku 1976 ako jej šéf. V roku 1986 odišiel do dôchodku. Bol ženatý a mal dve deti.