Nguyễn Sinh Sắc là con của ông Nguyễn Sinh Nhậm (người Thanh Chương, Nghệ An) và bà Hà Thị Hy làm nghề hát rong. Theo gia phả dòng họ Hà thì Ông tổ của Nguyễn Sinh Nhậm là Nguyễn Bá Phổ ở làng Kim Liên (làng Sen, Nam Đàn, Nghệ An), đến thế hệ thứ tư thì ông tộc trưởng Nguyễn Bá Dân xin đổi chữ lót họ mình thành Nguyễn Sinh. Dòng họ này về sau có người đỗ đạt, thành danh. Đến thế hệ thứ 9 chia thành nhiều nhánh, có người đến Mậu Tài cùng huyện. Ông Nguyễn Sinh Nhậm (tức Nguyễn Sinh Vượng) sinh trưởng trong gia đình khá giả ở làng Sen, được học hành, lớn lên lấy vợ, đẻ ra Nguyễn Sinh Trợ (tức Thuyết); chẳng bao lâu vợ mất. Ở vậy nuôi con trưởng thành, Ông Nhậm mới lấy vợ lẽ là Bà Hà Thị Hy. Năm Nhâm Tuất 1862 (có tài liệu là 1863) Bà Hy sinh ra Nguyễn Sinh Sắc.

Một năm sau khi sinh, ông Nhậm mất. Ít lâu sau, bà Hà Thị Hy cũng qua đời, Nguyễn Sinh Sắc về ở với gia đình anh trai là ông Nguyễn Sinh Thuyết.

Ông được nhà nho Hoàng Xuân Đường nhận làm con nuôi và cho học hành tử tế cũng như gả con gái đầu của mình là Hoàng Thị Loan, một trong hai con gái (cô kia là Hoàng thị An), làm vợ. Lúc này ông 18 tuổi còn bà Loan 13 tuổi.

Năm 1891, ông vào Vinh thi tú tài nhưng không đỗ[1]. Năm 1894, ông tham dự kỳ thi Hương và đỗ cử nhân tại trường thi Nghệ An. Năm sau (1895), ông Sắc vào Huế thi hội bị hỏng, đã xin đi làm hành tẩu bộ Hộ. Ba năm sau, ông hỏng kỳ thi hội một lần nữa vào năm 1898.

Nhờ sự vận động của ông Hồ Sĩ Tạo[cần dẫn nguồn], với các quan lại đồng liêu quen biết ở triều đình Huế, Nguyễn Sinh Sắc được nhận vào học Quốc Tử Giám ở Huế. Nguyễn Sinh Sắc, đổi tên là Nguyễn Sinh Huy, đem vợ và hai con trai vào Huế và đi học Quốc Tử Giám. Trước khi dự kỳ thi hội năm 1901, với tư cách là một quan chức của triều đình Huế, ông còn tham dự Hội đồng giám khảo chấm thi kỳ thi hương tại Bình Định năm 1897 và Thanh Hóa năm 1900.

Ngày 22 tháng 12 năm Canh Tý (10 tháng 2 năm 1901) bà Hoàng Thị Loan ốm mất ở Huế, sau khi sinh đứa con trai út (đứa con trai này ít ngày sau cũng chết). Ông đem hai con trai về làng Chùa gửi mẹ vợ chăm sóc giùm rồi trở vào Kinh thi Hội. Khoa Tân Sửu (1901) này, ông đậu Phó bảng.

Ông làm thừa biện bộ Lễ từ 1902 đến 1909. Tháng 5 năm 1907, ông bị đổi đi Tri huyện Bình Khê (xã Tây Giang, huyện Tây Sơn, tỉnh Bình Định).

Ở đây thì có mấy người địa chủ có người nhà đang làm quan to chống đở nên không chịu nộp thuế. Vào tháng 1 năm 1910, ông Sắc đang ngồi tự lự, mượn chén rượu giải sầu, lòng tràn nỗi niềm thương cảm đối với vợ con. Ông tuy làm quan nhưng nhà vẫn nghèo khổ, mái tranh, vách đất, chẳng chút tài sản nào dư dả để nuôi con… Bỗng có lính bẩm báo:

“Thưa quan, mấy gã chống thuế hôm qua lại đến.”

Ông lập tức truyền cả bọn vào và giữa lúc ngà ngà say, ông bảo:

“Bọn bây phải biết rằng, chỉ có vua mới miễn được thuế. Còn ta chỉ có đồng lương ít ỏi phải bù cho số thuế thiếu kia. Ta đã cho người dò la kỹ rồi: Nhà tụi bây còn giàu hơn cả quan đây. Làm ruộng thì phải đóng thuế, chống lại là cớ làm sao?”

Cả đám lập tức nhao nhao nói hỗn, chửi bới, chỉ trích quan tham nhũng, một người thanh liêm như ông bị xúc phạm danh dự đương nhiên nổi cáu, truyền:

“Lôi ra ngoài đánh bọn chúng cho ta.”

Hai tháng sau trận đòn thì trong đám người bị đòn có một người làm cho địa chủ chết đi (cụ thể nguyên nhân không rõ, có thể do trận đòn, có thể là do người nhà địa chủ làm, cũng có thể do ốm đau), gia đình địa chủ kiện lên cấp trên, do gia đình địa chủ quen biết rộng, lại thêm ông Sắc vốn có tinh thần yêu nước, khảng khái, cụ thường chống đối bọn quan trên và bọn thực dân Pháp nên bị nhiều người ghét bỏ vì thế sự tình nhanh đến tai vua.

Vì vậy ngày 19 tháng 5 năm 1910, ông bị đưa về kinh xét xử vì các tội: - Để tù chính trị phạm vượt ngục - Hà khắc với bọn hào lý - Bênh vực đám dân đen - Không thu đủ thuế

Dù ông đã biện hộ rằng không phải vì trận đòn của ông mà người kia chết, nhưng ông vẫn bị triều đình nhà Nguyễn ra sắc chỉ ngày 17 tháng 9 năm 1910 phạt đánh 100 trượng. May nhờ có các ông Thượng thư Hồ Đắc Trung, ông Cao Xuân Dục (1842-1923) và Đào Tấn cùng dập đầu xin vua tha chết. Cả ba ông đều tâu vua: “Nguyễn Sinh Huy làm quan thanh liêm, xử án công minh, bốc thuốc chữa bệnh người rất tận tâm… Việc xảy ra chỉ là do sơ suất và bọn lính đã quá tay…”nên hình phạt này được chuyển đổi thành hạ bốn cấp quan và sa thải.[cần dẫn nguồn].[cần dẫn nguồn].

Ngày 26 tháng 2 năm 1911, Nguyễn Sinh Sắc xuống tàu từ Đà Nẵng vào Sài Gòn, cùng Nguyễn Tất Thành xuống Mỹ Tho gặp Phan Chu Trinh (một người bạn có nhiều quan điểm giống ông), lúc này Phan Chu Trinh đang chuẩn bị sang Pháp. Ông ở lại Sài Gòn một thời gian, dạy chữ Nho cho nhà báo Diệp Văn Kỳ, rồi đi Lộc Ninh làm giám thị đồn điền. Ông sống lang thang ở miền Nam bằng nghề đông y, và nghề viết liễn đối cho dân chúng. Ông giúp nhiều chùa ở Nam Bộ dịch, chú giải kinh, góp nhiều ý kiến cho phong trào Chấn hưng Phật giáo do các hoà thượng Khánh Hoà khởi xướng. Ông cũng có quan hệ với nhiều tổ chức Việt Nam Thanh niên Cách mạng Đồng chí hội ở đồng bằng sông Cửu Long.

Gần cuối đời, ông đến định cư tại làng Hội Hòa An, Sa Đéc[2]. Tại đây ông lấy họ Vương, hành nghề bốc thuốc cho dân địa phương. Ông tái hôn với một phụ nữ, sinh ra ông Vương Chí Nghĩa (1927)[3] và từ trần ngày 27 tháng 11 năm 1929. Phần mộ của ông hiện nằm ở thành phố Cao Lãnh, tỉnh Đồng Tháp.

Ông có năm người con, 4 người con trai và 1 người con gái. Người con trai thứ 4 tên là Nguyễn Sinh Nhuận, thường gọi là Xin, mất sớm không lâu sau khi bà Hoàng Thị Loan qua đời. Con gái đầu là Nguyễn Thị Thanh, còn gọi là O (cô) Chiêu Thanh, con trai giữa là Nguyễn Sinh Khiêm, thường gọi là Cả Khiêm. Người con trai thứ ba của ông là Nguyễn Sinh Cung tức Chủ tịch Hồ Chí Minh. Người con trai cuối cùng là Vương Chí Nghĩa, con của bà vợ sau.