Nguyễn Lân Hiếu sinh ngày 14 tháng 9 năm 1972, quê quán tại thị xã Mỹ Hào, tỉnh Hưng Yên.

Cha của Nguyễn Lân Hiếu là Nguyễn Lân Dũng, Giáo sư, Nhà giáo Nhân dân, cũng là một đại biểu quốc hội Việt Nam mà không là đảng viên Đảng Cộng sản Việt Nam 3 khóa 10, 11, 12[10] Còn mẹ ông là bà Nguyễn Kim Nữ Hiếu, Đại tá, Phó giáo sư tiến sĩ, thầy thuốc nhân dân, nguyên Phó giám đốc Bệnh viện Quân y 108.. Ông có em gái là Nguyễn Kim Nữ Thảo, theo ngành Sinh học.[11]

Nguyễn Lân Hiếu chịu nhiều ảnh hưởng từ người bác Nguyễn Lân Tuất, nghệ sĩ công huân tại Nga.[12]

Năm 1995, Nguyễn Lân Hiếu tốt nghiệp Đại học Y Hà Nội.

Năm 1999, Nguyễn Lân Hiếu tốt nghiệp nội trú chuyên ngành Tim mạch.

Năm 2008, ông bảo vệ thành công luận án Tiến sĩ Y học.

Năm 2013, ông được phong học hàm Phó giáo sư.