Phạm Quang Ngọc sinh ngày 20 tháng 01 năm 1973 tại xã Khánh Hải, huyện Yên Khánh, tỉnh Ninh Bình, Việt Nam Dân chủ Cộng hòa. Ông lớn lên và theo học phổ thông tại quê nhà. Sau đó, ông tới thủ đô Hà Nội, theo học đại học và nhận bằng Cử nhân Sinh học. Ông tiếp tục học cao học và nhận bằng Thạc sĩ Khoa học môi trường. Ông là nghiên cứu sinh tại Viện Chăn nuôi, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, bảo vệ thành công Luận án tiến sĩ đề tài: Sử dụng ngọn lá cây thức ăn chứa tanin trong khẩu phần để giảm thiểu phát thải khí mêtan trong chăn nuôi bò thịt; trở thành Tiến sĩ Nông nghiệp chuyên ngành Chăn nuôi năm 2019.[4]

Ngày 24 tháng 06 năm 2002, ông được kết nạp Đảng Cộng sản Việt Nam, trở thành đảng viên chính thức vào ngày 24 tháng 06 năm 2003. Trong quá trình hoạt động Đảng và Nhà nước, ông theo học các khóa tại Học viện Chính trị Quốc gia Hồ Chí Minh. Từ tháng 09 năm 2005 đến tháng 06 năm 2006, ông là học viên rồi nhận bằng Cao cấp lý luận chính trị; từ tháng 10 năm 2014 đến tháng 01 năm 2015, ông tiếp tục là học viên lớp dự nguồn cán bộ cao cấp khóa V; rồi từ ngày 06 tháng 08 năm 2019 đến ngày 28 tháng 10 năm 2019, ông là Học viên lớp Bồi dưỡng kiến thức mới cho cán bộ quy hoạch cấp chiến lược khóa XIII của Đảng. Hiện nay, ông thường trú tại số nhà 28, ngõ 223, đường Đinh Tiên Hoàng, phố Khánh Minh, phường Ninh Khánh, thành phố Ninh Bình, tỉnh Ninh Bình.[5]