Lê Hoàng Hải sinh ngày 2 tháng 8 năm 1970 tại xã Lam Sơn, huyện Đô Lương, tỉnh Nghệ An. Ông lớn lên và tốt nghiệp phổ thông 12/12, thi đỗ Đại học Bách khoa Hà Nội, theo học và tốt nghiệp Kỹ sư Tin học, học thêm một bằng đại học là Cử nhân Luật. Tháng 1 năm 1999, ông được Văn phòng Quốc hội cử đi du học ở Melbourne, Úc, học cao học ở Đại học Monash, nhận bằng Thạc sĩ công nghệ thông tin vào tháng 7 năm 2000. Ông được kết nạp Đảng Cộng sản Việt Nam vào ngày 1 tháng 8 năm 2002, 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.[1]