Nguyễn Trọng Hoàng sinh ra ở thị trấn Xuân An, huyện Nghi Xuân, tỉnh Hà Tĩnh nhưng lớn lên ở huyện Nam Đàn, tỉnh Nghệ An. Hoàng là con thứ hai trong gia đình có bố làm trong ngành công an, còn mẹ là cán bộ công ty lương thực và là chắt họ (thuộc chi em) của cựu bổ trưởng bộ Công An Trần Quốc Hoàn. Sinh ra trong một gia đình cơ bản như vậy nên Hoàng không gặp khó khăn gì trên con đường đến với trái bóng tròn.

Bước ngoặt đầu tiên đến vào năm 10 tuổi khi gia đình anh chuyển lên thành phố Vinh, tỉnh Nghệ An. Khi đó Hoàng tham gia đội bóng của trường tiểu học Lê Lợi đi tham dự giải bóng đá cấp thành phố. Sau đó Hoàng còn được chọn làm đội trưởng đội bóng đá nhi đồng thành phố Vinh đạt giải Nhì tại Hội khỏe phù đổng ở Hải Phòng, sau đó anh được các tuyển trạch viên của CLB Sông Lam Nghệ An để mắt tới. Hoàng được tuyển thẳng vào lò đào tạo trẻ của xứ Nghệ năm 11 tuổi.