Nguyễn Nguyên Thành sinh năm Ất Dậu (1825), người thôn Cẩm Ngọc, xã Đô Lương, tổng Đô Lương, huyện Lương Sơn, phủ Anh Sơn (nay là xã Đông Sơn, huyện Đô Lương), tỉnh Nghệ An.

Cha của Nguyễn Nguyên Thành là Nguyễn Hữu Tố, từng đỗ Cử nhân khoa Kỷ Mão (1819), từng làm Án sát, Bố chính hai tỉnh Sơn Tây và Hưng Yên, được bổ làm Hàn lâm trực học sĩ, mất năm Nhâm Tý (1852). Hai anh trai là Tú tài Nguyễn Nguyên Đấu và Cử nhân Nguyễn Nguyên Đốc, Nguyễn Nguyên Thành là con thứ 3. Theo sách "Quốc triều hương khoa lục" (Cao Xuân Dục chủ biên), ông còn có một người em trai là Nguyễn Đình Giác cũng đỗ Cử nhân.

Do ảnh hưởng từ cha và các anh trai, thời trẻ Nguyên Nguyên Thành đã nổi tiếng danh sĩ. Bấy giờ ở xứ Nghệ có câu: "Văn Giao, phú Tạo, thơ Thành", tức là văn hay có Nguyễn Văn Giao, phú giỏi có Hồ Sĩ Tạo, thơ đặc sắc có Nguyễn Nguyên Thành.[1]