Cao Mạnh Linh sinh ngày 23 tháng 1 năm 1982, quê quán tại phường Cổ Nhuế 2, quận Bắc Từ Liêm, thành phố Hà Nội. Ông lớn lên và tốt nghiệp phổ thông ở thủ đô, theo học đại học ở Hà Nội và có hai bằng đại học gồm Cử nhân Kinh tế và Cử nhân Luật, sau đó học cao học, rồi là nghiên cứu sinh luật học ở Trường Đại học Luật Hà Nội, bảo vệ thành công luận án tiến sĩ đề tài "Chức năng giám sát của Ủy ban tư pháp của Quốc hội Việt Nam hiện nay",[1] trở thành Tiến sĩ Luật vào năm 2020. Ông được kết nạp Đảng Cộng sản Việt Nam vào ngày 4 tháng 6 năm 2008, trở thành đảng viên chính thức sau đó 1 năm, từng theo học các khóa chính trị ở Học viện Chính trị Quốc gia Hồ Chí Minh và tốt nghiệp Cao cấp lý luận chính trị.[2]