I en anmeldelse af Green Days album "American Idiot", skrev magasinet Rolling Stone, "Armstrongs vokal er lige så stærk som nogensinde, den svæver og bønfalder med en hast, der minder om det bedste fra punkens fortid." New York Times skrev om Armstrong:"Hans stemme, som skiftevis kan være rå og svævende, er en af de mest karakteristiske inden for punken."
Armstrongs vokalområde er klassificeret som tenor. Han har en bred vifte af vokalteknikker, herunder bælte, falset og skrig. Han er også kendt for sin brug af stemmeforvrængning, som han skaber ved at bruge en række effektpedaler.
Nogle kritikere har hævdet, at Armstrongs stemme til tider kan være for nasal eller klynkende. Men hans unikke vokalstil er en væsentlig del af Green Days lyd. Han er en af de mest indflydelsesrige vokalister i punkrockens historie, og hans stemme har været med til at definere genren.