Nguyễn Bá Sương là con trai thứ hai của Nguyễn Xí, ông sinh ra tại Lam Sơn, Thanh Hóa nhưng trưởng thành tại kinh thành Thăng Long, Ở tuổi niên thiếu, Nguyễn Bá Sương cùng học tập, vui chơi với các hoàng tử, công chúa trong triều đình. Đến tuổi trưởng thành, Nguyễn Bá Sương kết hôn cùng công chúa Lê Thị Ngọc Huyền Thông minh Xinh đẹp là con gái thứ 5 của Lê Lợi.

Sau khi cưới công chúa Lê Thị Ngọc Huyền, ông được phong làm Phò Mã đô úy Đô tổng binh sứ Thuận Hóa đạo, một trong 12 tổng binh thời Lê, bảo vệ vùng phía nam của Đại Việt.

Sau khi qua đời, ông được an táng bên cạnh mộ cha và ông nội tại Đồng Lầm.

Hậu duệ

Con trai là Nguyễn Bá Nhật, làm quan tới chức Thái bảo, thượng tướng quân; được phong tước Quận công.

Cháu là Nguyễn Bá Ký (? - 1465) là đại thần nhà Lê sơ trong lịch sử Việt Nam.