הוא נולד ברומא למשפחה בעלת רקע צבאי, ואכן בחר ללכת בדרכו של אביו, שהיה קצין בכיר. בשנת 1952 סיים את לימודיו בווסט פוינט, האקדמיה של הצבא האמריקאי, ובהמשך למד בתוכנית המתקדמת לניהול של ביה"ס למנהל עסקים באוניברסיטת הרווארד.
עם סיום לימודיו, הצטרף לחיל האוויר האמריקאי ועבר הכשרה כטייס. את הקריירה בנאס"א החל עם הצטרפותו לצוות האסטרונאוטים במסגרת הקבוצה השלישית, באוקטובר 1963 והיה טייס גיבוי של ג'מיני 7. ב־18 ביולי 1966 שוגר כטייס במשימת ג'מיני 10, יחד עם ג'ון יאנג. משימה זו פרצה דרך בתחום העגינה החללית. במסגרתה עגנה ג'מיני 10 עם רכב "אג'נה" ששוגר מראש, השתמשה בו כדי לעבור למסלול שונה, שם עגנה עם רכב "אג'נה" שני שהושאר על ידי ג'מיני 8. במסגרת משימה זו גם השלים שתי יציאות מרכב החלל.
עם זאת, קולינס היה מוכר בעיקר בשל תפקידו במשימת אפולו 11 ההיסטורית, ששוגרה ב־16 ביולי 1969. במשימה זו הוא נשאר במסלול סביב הירח בתא הפיקוד, "קולומביה", בעת שניל ארמסטרונג ובאז אולדרין ירדו אל פני השטח. הוא פרש מנאס"א ומחיל האוויר בדרגת מייג'ור ג'נרל בינואר 1970.
למעשה, כעת באז אולדרין הוא המשתתף היחיד במשימה שנותר בחיים.
התרעות פיקוד העורף