Vũ Mạnh Hà sinh ngày 12 tháng 4 năm 1979 tại thôn Vạt, xã Việt Lâm, huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Tuyên, Việt Nam, nay là tỉnh Hà Giang, quê quán tại xã Xuân Bắc, huyện Xuân Trường, tỉnh Nam Định.[4] Bố mẹ của ông là người Nam Định, rời Nam Ðịnh tình nguyện tham gia lực lượng thanh niên xung phong của tỉnh Hà Nam Ninh ngược lên tỉnh miền núi Hà Giang những năm 60–70, kết hôn rồi cư trú ở đây. Ông lớn lên và tốt nghiệp phổ thông ở Vị Xuyên. Năm 1997, ông trúng tuyển vào Trường Đại học Y Dược, Đại học Thái Nguyên, tới thành phố Thái Nguyên theo học và tốt nghiệp Bác sĩ đa khoa năm 2003. Ông thông thạo tiếng Anh và có chứng chỉ B2 tiếng Nga. Tháng 9 năm 2006, Vũ Mạnh Hà thi đỗ thủ khoa ngành mắt tại Trường Đại học Y Hà Nội, theo học cao học tại chức và nhận bằng Thạc sĩ chuyên ngành Nhãn khoa vào tháng 9 năm 2008. Năm 2011, ông thi đỗ kỳ thi dự tuyển nghiên cứu sinh khoa học tại Trường Đại học Y Hà Nội, nghiên cứu và bảo vệ thành công luận án tiến sĩ đề tài "Nghiên cứu phẫu thuật đục thể thủy tinh bằng hai phương pháp phaco và đường rạch nhỏ tại tỉnh Hà Giang", trở thành Tiến sĩ Nhãn khoa vào tháng 4 năm 2014.[5] Ông là Tiến sĩ ngành Y đầu tiên của tỉnh Hà Giang và là tiến sĩ trẻ tuổi nhất ngành Nhãn khoa cả nước khi được cấp bằng.[3][6]

Ngày 4 tháng 4 năm 2003, năm cuối thời đại học, Vũ Mạnh Hà được kết nạp Đảng Cộng sản Việt Nam, trở thành đảng viên chính thức vào ngày 4 tháng 4 năm 2004. Trong quá trình hoạt động Đảng và Nhà nước, ông theo học các khóa tại Học viện Chính trị Quốc gia Hồ Chí Minh, nhận bằng Cao cấp lý luận chính trị. Nay, ông thường trú tại số 79, tổ 16, phường Minh Khai, thành phố Hà Giang, tỉnh Hà Giang.[7]