Bà tên thật là Cao Thị Hòa, sinh ngày 22 tháng 12 năm 1878 tại làng Thịnh Mỹ, nay thuộc xã Diễn Thịnh, huyện Diễn Châu, tỉnh Nghệ An. Thuở nhỏ, cha bà là Thượng thư bộ Học Cao Xuân Dục có đính ước thông gia với Cử nhân Lê Huy Nghiêm, cha họa sĩ tương lai Lê Văn Miến. Tuy nhiên, về sau ông Lê Văn Miến có gửi thư đề nghị bãi hôn do cảm thấy bất tương gia. Năm 19 tuổi, bà xuất giá lấy ông Nguyễn Duy Nhiếp làm kế thất,[1] tức là về làm dâu quan Phụ chính Đại thần Nguyễn Trọng Hợp triều Thành Thái. Không may chồng mất sớm, bà ở vậy nuôi ba con. Một người anh trai của bà là Cao Xuân Tiếu từng làm đến chức Thượng thư Nhà Nguyễn.