- Bà Nguyễn Thanh Hải sinh năm 1970, quê Hà Nội, là tiến sĩ Vật lý, học hàm phó giáo sư.

- Trước tháng 6/2013, bà Nguyễn Thanh Hải từng trải qua các chức vụ như: Giảng viên Trường đại học Bách khoa Hà Nội; Phó Giám đốc Học viện Thanh thiếu niên Việt Nam (thuộc T.Ư Đoàn TNCS Hồ Chí Minh); Ủy viên Thường trực Ủy ban Văn Hóa, Giáo dục, Thanh thiếu niên và Nhi đồng của Quốc hội khóa XIII

- Tháng 6/2013, bà Hải là Phó Chủ nhiệm Văn phòng Quốc hội, sau đó là Phó Chủ nhiệm Ủy ban Văn hóa, Giáo dục, Thanh niên, Thiếu niên và nhi đồng của Quốc hội.

- Tháng 4/2016, bà Nguyễn Thanh Hải được Quốc hội bầu vào Ủy ban Thường vụ Quốc hội, giữ chức vụ Chủ nhiệm Ủy ban Văn hóa, Giáo dục, Thanh niên, Thiếu niên và Nhi đồng Quốc hội.

- Tháng 7/2016, bà Hải là Ủy viên Thường vụ Quốc hội, giữ chức vụ Trưởng ban Dân nguyện thuộc Ủy ban Thường vụ Quốc hội.

- Ngày 20/5/2020, bà Nguyễn Thanh Hải được Bộ Chính trị điều động, phân công và chỉ định tham gia Ban Chấp hành, Ban Thường vụ và giữ chức Bí thư Tỉnh ủy Thái Nguyên nhiệm kỳ 2015-2020.