Cao Bá Nhạ, người làng Phú Thị, huyện Gia Lâm, tỉnh Bắc Ninh, nay là xã Phú Thị huyện Gia Lâm thuộc ngoại thành Hà Nội. Ông là con Cao Bá Đạt và là cháu Cao Bá Quát.

Hiện chưa biết Cao Bá Nhạ có đỗ đạt không, có làm quan không, chỉ biết ông là người giỏi việc văn chương.

Năm 1855, sau khi cuộc khởi nghĩa Mỹ Lương do chú ruột của ông là Cao Bá Quát lãnh đạo thất bại, dòng họ Cao chịu hình phạt tru di tam tộc, thì ông phải cải dạng đổi tên chạy trốn khắp nơi.

Cuối cùng, ông ẩn cư ở vùng Hương Sơn, huyện Mỹ Đức, tỉnh Hà Đông (nay thuộc Hà Nội) kiếm sống bằng nghề dạy học. Ở đây, ông lấy vợ sinh con, nhưng chỉ sống yên ấm được khoảng tám năm thì bị tố giác. Ông bị bắt và bị giải qua các nhà lao ở Hà Nội, Hải Dương, Bắc Ninh.

Trong ngục, Cao Bá Nhạ viết một bài biểu trần tình (Trần tình văn) và một khúc ngâm (Tự tình khúc) trình lên nhà cầm quyền để tự minh oan cho mình, nhưng vẫn bị triều đình Huế đày lên mạn ngược (không tài liệu nào ghi địa danh cụ thể) và rồi chết ở đấy.