Mặc dù Đa Minh Nguyễn Văn Mạnh là người nhỏ tuổi nhất trong ba người con của gia đình ông Phêrô Nguyễn Minh đi theo con đường tu trì, nhưng chính ông là người có ý định tu trì sớm nhất. Năm lớp ba, cậu cùng cha mẹ đến thăm một người họ hàng là nữ tu dòng Mến Thánh Giá Đà Lạt và nữ tu này lúc này là Giám đốc một Ký nhi viện tại Tân Thanh – Bảo Lộc, cha mẹ cậu ký gửi cậu bé Mạnh và hai người em kế vào nội trú để được giáo dục trong môi trường nhà dòng, ý thức cho con cái đường hướng tu trì.[6]

Nguyễn Văn Mạnh bắt đầu con đường tu học của mình bằng việc theo học tại Tiểu chủng viện Simon Hòa Đà Lạt năm 1966. Sau khi hoàn thành chương trình Tiểu chủng viện, năm 1973, chủng sinh Mạnh theo học triết học và thần học tại Giáo hoàng Học viện Thánh Piô X Đà Lạt và học tại đây cho đến năm 1980.[5] Kể về thời kỳ tu học của mình, Nguyễn Văn Mạnh nhắc về cha mình khi ông chở con mình thăm dò tin tức về việc tái khai mở chủng viện Đà Lạt cũng như chăm sóc cậu khi cậu bị liệt tạm thời hai chân do thiếu dinh dưỡng. Chia sẻ về những kỷ niệm này, giám mục Mạnh cho biết từng có ý định tìm công việc để hỗ trợ cha mẹ và các em nhưng nhờ thái độ tin tưởng vào Thiên Chúa của cha mẹ nên ông an tâm theo con đường tu trì.[6]

Sau khi rời Giáo hoàng Học viện,[9] trong khoảng thời gian 14 năm, từ năm 1980 đến năm 1994, chủng sinh Mạnh làm việc mục vụ tại Giáo xứ Tân Thanh, Giáo phận Đà Lạt.[10] Linh mục Quản xứ Tân Thanh là linh mục Micae Ngô Đức Cường, cũng chính là nghĩa phụ của chủng sinh Mạnh.[9] Nói về thời kỳ này, Nguyễn Văn Mạnh cho rằng những người giáo dân chất phác, thật thà đã góp phần dưỡng nuôi ý chí tu trì của ông, trong bối cảnh "tương lai mịt mù".[11]