ネバダ州
ラスベガス
にて母親はピアニスト、父親はベーシスト、家族全員がシンガーという音楽一家の家庭環境で育つ。高校時代にエンヴィー(Envy)というボーカルグループに所属。マーカス・ヒューストンの『That Girl』がデビュー曲になる予定だった。名前は友人がマトリックス
でキアヌ・リーブス
演じるネオ
(Neo)から付けた。権利上の都合や新しいものだという意味をこめ、綴りをNe-Yoに。
デフ・ジャム との契約を機にピーディ・ピーディ(Peedi Peedi)の『Stay』やゴーストフェイス・キラー (Ghostface Killah)の『Get Down Like That (Remix)』など多くのアーティストと競演したり、プロデュースしたりしている。デビュー前にマリオ(Mario)に2004年リリースの『Let Me Love You』を提供し、その大ヒットを受けて話題になった。後にJAY-Zと初めて会った際、｢どうしてLet Me Love Youを自分で歌わなかったんだ！｣と言われたというエピソードがある。
2006年には満を持してデビューを果たす。
2006年には日本の3人組コーラスグループFull Of Harmony の『BRAND NEW DAY』をプロデュース。
2007年11月、レーベルメイトであるUtada（宇多田ヒカル） とのデュエット曲「Do You feat. Utada」を配信限定リリース、20万ダウンロードを記録した（2009年9月リリースの日本限定コンピ盤「NE-YO: THE COLLECTION」に収録）
2008年9月12日放送の『ミュージックステーション 』にて、日本には7回来日しており、日本のアニメやマンガが大好きで、学生時代は授業中によくマンガを描いていたと告白した。
2009年2月20日、ニューヨーク のラジオシティミュージックホール で行なわれた2daysライブには、エレクトリック・レッド 、ジャズミン・サリヴァン 、ミュージック・ソウルチャイルド をゲストに迎え完璧なライブを披露した。