Đỗ Hoàng Diệu sinh năm 1976 tại huyện Tĩnh Gia, tỉnh Thanh Hóa trong một gia đình nghèo. Bố cô dạy học và viết văn, mẹ làm ruộng.

Năm 9 tuổi, cô rời nhà đi học chuyên huyện, rồi sau đó là chuyên tỉnh. Cô là cựu sinh viên chuyên Văn trường Lam Sơn.

Năm 1992, cô nhập học Đại học Luật Hà Nội, khoa Luật Quốc tế.

Tốt nghiệp trường Luật năm 1998, cô làm báo, làm tư vấn luật.

Năm 2004, cô theo học Nghiệp vụ Luật sư tại Học viện Tư pháp.

Năm 2006, cô kết hôn với nhà sử học người Mỹ, Hiện sống cùng chồng con tại Hoa Kỳ.