Cao Xuân Thái sinh năm 1948 tại Thái Lan, quê gốc Hoa Lư, Ninh Bình. Năm 1960, theo chủ trương phát triển kinh tế miền núi của Đảng, gia đình ông lên sinh sống tại huyện Hàm Yên, tỉnh Tuyên Quang. Năm 1967 đến 1976, ông tham gia quân ngũ ở chiến trường miền Trung - Tây Nguyên, từng tham gia chiến đấu 81 ngày đêm đỏ lửa tại Thành cổ Quảng Trị. Sau gần 10 năm binh lửa, năm 1976 ông về nhận công tác tại Bộ Chỉ huy Quân sự tỉnh Hà Tuyên, rồi Sở Văn hoá - Thông tin tỉnh Hà Tuyên. Năm 1991, tỉnh Tuyên Quang và Hà Giang tái lập, ông lên công tác tại Hà Giang, là chủ tịch Hội Văn học - Nghệ thuật tỉnh kiêm tổng biên tập Tạp chí Văn nghệ Hà Giang hai nhiệm kỳ. Năm 2008, ông nghỉ hưu, trở về sinh sống tại Tuyên Quang.