Không rõ quê quán của Đào Cam Mộc. Năm 2007, trong bài viết Thái sư Á vương Đào Cam Mộc của Lê Thành Hiểu đăng trên Thăng Long - Hà Nội văn hiến (số 43, xuất bản tháng sáu năm 2007) ghi ông quê ở Ái Châu, cụ thể là làng Lang Thôn, xã Định Tiến, huyện Yên Định, tỉnh Thanh Hoá ngày nay. Tuy nhiên, tính xác thực của thông tin này bị nghi ngờ, do không hề tồn tại dấu tích gì về ông tại địa phương kể trên.[1]

Năm 1005, Lê Long Đĩnh giết vua anh là Lê Trung Tông để lên ngôi. Lúc bấy giờ, Đào Cam Mộc đang làm chức Chi hậu, bèn ngầm liên kết với Sư Vạn Hạnh và mấy đại thần khác chờ cơ hội tôn quan Thân vệ Lý Công Uẩn lên thay. Đến năm 1009 thì mưu sự thực hiện được, vì vua Lê Long Đĩnh băng hà trong khi con trưởng Lê Cao Sạ vẫn còn ít tuổi.[1]

Lý Công Uẩn lên làm vua, khai sáng nên cơ nghiệp nhà Lý, đã phong cho Đào Cam Mộc làm Nghĩa Tín hầu và gả con gái là An Quốc công chúa. Kể từ đó, Đào Cam Mộc ra sức xây dựng triều chính.

Tháng Giêng năm Ất Mão (1015), Đào Cam Mộc mất, Lý Thái Tổ truy tặng ông là Thái sư, tước Á vương.[2]