Sinh ra và lớn lên ở xã Vũ Di (Vĩnh Tường), ngay từ nhỏ, Lê Hồng Trung đã mơ ước trở thành bác sĩ để chữa bệnh cứu người. Tốt nghiệp THPT, anh thi đỗ vào Trường Đại học Y khoa Hà Nội. Ra trường, anh làm hợp đồng tại một doanh nghiệp; 2 năm sau (năm 1997), anh vào làm việc tại Khoa Hồi sức cấp cứu, Bệnh viện Đa khoa tỉnh.