Ông là đời thứ 7 xuất thân trong gia đình tướng lĩnh. Ông nội là Phúc Khánh quận công Nguyễn Cảnh Huy. Cha là Thượng thư Bộ Binh, Thái phó, Tấn quốc công Nguyễn Cảnh Hoan. Mẹ là người họ Nguyễn, con gái của Phấn Vũ hầu ở xã Đỗ Liêu, huyện Thiên Lộc (nay là Can Lộc, Hà Tĩnh).

Nguyên tổ của ông là Nguyễn Cảnh Lữ người làng Thiên Lý huyện Đông Triều tỉnh Quảng Ninh, do loạn lạc cuối đời nhà Hồ nên di chuyển vào Nghệ An. Cảnh Lữ sinh Cảnh Luật, Cảnh Luật sinh Cảnh Cảnh, Cảnh Cảnh sinh Cảnh Huy, Cảnh Huy sinh Cảnh Hoan, Cảnh Hoan sinh Cảnh Kiên.

Đời ông nội ông là Cảnh Huy theo Nguyễn Kim trung hưng nhà Lê và được trọng dụng. Từ đó anh em con cháu nhà ông nối tiếp đều là những võ tướng nổi danh thời Hậu Lê.