Ông sinh ngày 27 tháng 10 năm 1954 tại Hà Nội. Cha của ông là ông Nguyễn Văn Thìn, biệt danh là Thìn A, một cựu cầu thủ nổi tiếng ở miền Bắc Việt Nam, từng là tuyển thủ của đội tuyển Nội Châu, tuyển Bắc Kỳ rồi CAHN và tuyển Việt Nam Dân chủ Cộng hòa. Anh của ông là Nguyễn Thế Anh (Ba Đẻn, tuyển thủ đội Thể Công) và các em là Cao Vinh và Cao Hiển (tuyển thủ đội ĐSVN cũng là những cầu thủ nổi tiếng tại Việt Nam.

Năm 1970, ông gia nhập đội bóng đá Thể Công khi mới 16 tuổi, thi đấu tại đội tuyển trẻ. Ba năm sau, do thành tích thi đấu xuất sắc tại đội tuyển trẻ, ông được đặc cách bổ sung lên đội hình 1 Thể Công, được tuyển chọn tham gia thi đấu cho đội Thể Công tại Trung Quốc, Cộng hòa Dân chủ Đức, Hunggari. Năm 1982, ông được chọn vào đội tuyển Thanh niên Việt Nam thi đấu tại Liên Xô và Hungari.

Từ năm 1986 đến 1989, ông vừa tham gia thi đấu vừa theo học bậc đại học chuyên tu ngành Huấn luyện viên bóng đá, được phong bậc Kiện tướng thể thao. Năm 1990, ông chính thức trở thành Huấn luyện viên các đội bóng đá trẻ Trung tâm Thể dục thể thao Quân đội.

Năm 1994, Báo Lao động trao tặng ông danh hiệu Cầu thủ xuất sắc nhất Việt Nam 20 năm 1975-1995.[2]

Năm 2002, ông làm huấn luyện viên đội bóng U15 Thể Công và giành huy chương bạc giải vô địch bóng đá U15 Việt Nam. Năm 2004 ông được bổ nhiệm làm Phó Gíam đốc Câu lạc bộ bóng đá chuyên nghiệp Thể Công với cấp hàm Thượng tá.

Năm 2006, ông thay thế đồng đội cũ là Nguyễn Mạnh Cường trở thành huấn luyện viên trưởng Thể Công, dẫn dắt đội tham gia giải hạng nhất.[3]

Năm 2009, ông nghỉ hưu sau khi đội bóng Thể Công bị giải tán và các cầu thủ được chuyển về Thanh Hóa. Sau đó ông làm giám đốc phát triển chiến lược thể thao của câu lạc bộ bóng đá Hà Nội T&T.[4]