Giáo sư Nguyễn Cảnh Toàn sinh năm 1926 tại làng Nghiêm Thắng, tại xã Đông Sơn, huyện Đô Lương, tỉnh Nghệ An. Ông theo học Trường Quốc học Huế năm 1942 và tốt nghiệp tú tài Toán năm 1944. Năm 1957, ông nằm trong số 9 cán bộ giảng dạy đại học đầu tiên sang Liên Xô cũ làm thực tập sinh. Năm 1959, ông bảo vệ thành công luận án Phó Tiến sĩ tại Đại học Lomonosov.
Trở về Việt Nam năm 1959, ông giảng dạy tại khoa Toán, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội và tự nghiên cứu đề tài khoa học về hình học. Tháng 6/1963, ông đã bảo vệ thành công luận án Tiến sĩ khoa học tại Liên Xô. Ông là một tấm gương sáng về việc "tự học thành tài". Luận án tiến sĩ của Ông là luận án tiến sĩ khoa học đầu tiên về khoa học cơ bản của người Việt nghiên cứu ở trong nước và bảo vệ thành công tại Liên Xô.
Ông đã công bố 8 bài báo khoa học, là tác giả của 26 cuốn sách và hàng trăm bài báo về cách tân giáo dục. Đáng chú ý là từ kinh nghiệm và sự nỗ lực của bản thân, ông đã đề xuất chủ trương đào tạo nhân lực trình độ cao bằng sức mạnh nội tại của đất nước. Cụ thể là đào tạo tiến sĩ và phó tiến sĩ ở trong nước bởi khả năng và nhu cầu thực tế nhiều nhưng chỉ tiêu gửi đi đào tạo nước ngoài thì hạn chế. Từ quyết định mở hệ nghiên cứu sinh trong nước (1970) đã tạo ra bước phát triển mới của sự nghiệp đào tạo nhân lực trình độ cao ở nước ta, có ý nghĩa to lớn với việc xây dựng và phát triển đội ngũ giáo viên và giảng viên.
Giáo sư Nguyễn Cảnh Toàn từng trải qua các chức vụ: giảng dạy tại khoa Toán Đại học sư phạm Hà Nội, Chủ nhiệm bộ môn hình học, Chủ nhiệm khoa Toán, Hiệu trưởng Trường Đại học Sư phạm Hà Nội (1967 - 1975), Thứ trưởng Bộ Giáo dục, nay là Bộ Giáo dục và Đào tạo (1976-1989). Năm 1994, ông nghỉ hưu. Ông đã đảm nhiệm vị trí phó Chủ tịch Hội Toán học Việt Nam và Tổng biên tập Tạp chí Toán học và Tuổi trẻ trong hơn 40 năm.
