Nguyễn Ngọc Hai sinh ngày 31 tháng 12 năm 1962, quê quán tại huyện Hàm Thuận Bắc, tỉnh Bình Thuận.

Ông có trình độ chuyên môn là kỹ sư thủy lợi.

Ông còn có chứng chỉ chuyên viên cao cấp.

Ông là đảng viên Đảng viên Đảng Cộng sản Việt Nam, có trình độ cử nhân lí luận chính trị của đảng này.

Trước khi trở thành Chủ tịch UBND tỉnh Bình Thuận, ông Nguyễn Ngọc Hai từng giữ các chức vụ: Giám đốc Sở NN-PTNT tỉnh, Bí thư Thị ủy thị xã La Gi, đại biểu Quốc hội khoá XI (Bình Thuận).

Tháng 8 năm 2007, lúc còn đương chức Giám đốc Sở Nông nghiệp và phát triển nông thôn tỉnh Bình Thuận, Nguyễn Ngọc Hai bị kỉ luật Đảng với hình thức cảnh cáo do để xảy ra vụ phá rừng La Dạ vào tháng 4 năm 2005.[5]

Tháng 1 năm 2014, Thủ tướng Nguyễn Tấn Dũng phê chuẩn việc miễn nhiệm chức danh Phó Chủ tịch UBND tỉnh Bình Thuận nhiệm kỳ 2011 - 2016 đối với ông Nguyễn Ngọc Hai.[6]

Ngày 11 tháng 12 năm 2015, tại kì họp thứ 12 HĐND tỉnh Bình Thuận khóa 9, Nguyễn Ngọc Hai, Phó bí thư Tỉnh ủy Bình Thuận đã được bầu giữ chức vụ Chủ tịch Ủy ban nhân dân tỉnh Bình Thuận.[7]