Vi Đức Thọ sinh ngày 22 tháng 11 năm 1976 tại xã Mường Bon, huyện Mai Sơn, tỉnh Sơn La, quê quán ở xã Tú Nang, huyện Yên Châu. Ông là người dân tộc Thái, lớn lên và tốt nghiệp phổ thông ở Mai Sơn, thi đỗ Trường Đại học Xây dựng Hà Nội vào năm 1995, đến thủ đô nhập học rồi tốt nghiệp Cử nhân chuyên ngành Kinh tế xây dựng.[1] Từ ngày 19 tháng 9 năm 2011 đến ngày 28 tháng 9 năm 2012, ông sang Anh theo học cao học ở Đại học Portsmouth, nhận bằng Thạc sĩ Quản lý dự án xây dựng. Ông được kết nạp Đảng Cộng sản Việt Nam vào ngày 2 tháng 6 năm 2006, trở thành đảng viên chính thức sau đó 1 năm, từng theo học các khóa chính trị ở Học viện Chính trị Quốc gia Hồ Chí Minh và có chứng chỉ Cao cấp lý luận chính trị. Hiện ông thường trú ở Tổ 7, thành phố Sơn La.[1]