Nguyễn Thái Học sinh ngày 1 tháng 12 năm Nhâm Dần (1902) tại làng Thổ Tang, tổng Lương Điền, phủ Vĩnh Tường, tỉnh Vĩnh Yên (nay là Thị trấn Thổ Tang, huyện Vĩnh Tường, tỉnh Vĩnh Phúc). Ông là con cả của cụ Nguyễn Văn Hách và bà Nguyễn Thị Quỳnh. Gia đình ông là một gia đình trung nông sống bằng nghề làm ruộng và dệt vải, buôn vải. Từ 4 tuổi ông đã được cha mẹ cho đi học chữ Hán, và năm 11 tuổi ông bắt đầu theo học chương trình tiểu học Pháp-Việt tại thị xã Vĩnh Yên. ^[1]

Năm 19 tuổi ông thi đậu vào trường Cao đẳng sư phạm Hà Nội, và nhận học bổng của Chính phủ Bảo hộ Pháp. Do tính tình cương trực và không thích khuất phục lối giáo dục của người Pháp, ông bỏ học vào năm thứ ba, và sau đó ghi danh học trường Cao đẳng Thương mại thuộc Đại học Đông Dương (1925-1927). Trong thời gian này, ông tham gia thành lập Nam Đồng Thư Xã, và tiếp xúc với một số sinh viên đồng chí hướng, trong số đó có Phó Đức Chính, sinh viên trường Cao đẳng Công chánh và Hồ Văn Mịch, sinh viên trường Cao đẳng Sư phạm, hai nhà cách mạng tương lai sẽ gắn liền với cuộc đời cách mạng của ông sau này. ^[2]

Cũng trong thời gian là sinh viên của Đại học Đông Dương, Nguyễn Thái Học đã gửi cho Toàn quyền Đông Dương Alexandre Varenne một số bức thư kêu gọi chính quyền thực dân Pháp tiến hành một loạt cải cách tiến bộ ở Việt Nam. Sở dĩ Nguyễn Thái Học gửi những đề xuất cải cách của mình cho Varenne vì ông ta vốn là một đảng viên của Đảng Xã hội Pháp, người vừa mới tới nhậm chức toàn quyền đã quyết định ân xá Phan Bội Châu và hứa hẹn nhiều cải cách rộng lớn ở xứ thuộc địa Đông Dương. Tuy nhiên, đó chỉ là những lời hứa suông, và ông ta không bao giờ quan tâm trả lời những bức thư đầy tâm huyết của Nguyễn Thái Học.

Hoàn toàn thất vọng về con đường cải cách của chính quyền thuộc địa, Nguyễn Thái Học và các đồng chí của ông đi đến quyết định là: con đường duy nhất để mở ra cơ hội phát triển cho dân tộc Việt Nam chỉ có thể là con đường dùng vũ trang lật đổ chế độ thực dân Pháp và chế độ phong kiến, thành lập một nước Việt Nam độc lập với thể chế cộng hòa và thiết lập một nền dân chủ trên toàn cõi Đông Dương ^[1]