Ông du học Ba Lan vào năm 1979, bảo vệ Tiến sĩ năm 1989, được phong Giáo sư năm 2006. Năm 2009, ông vinh dự là người Việt Nam đầu tiên được Tổng thống Ba Lan trao danh hiệu Giáo sư cấp Nhà nước.
Năm 2011, ông được đặc cách phong hàm Giáo sư Việt Nam.
Trên bình diện quốc tế, GS. Nguyễn Ngọc Thành là Chủ tịch Ủy ban Kỹ thuật IEEE SMC về Trí tuệ Tập thể Tính toán; từng được Hiệp hội ACM (Hoa Kỳ) phong tặng danh hiệu nhà khoa học xuất sắc (Distinguished Scientist).
GS. Nguyễn Ngọc Thành cũng có nhiều đóng góp giá trị cho sự nghiệp đào tạo và nghiên cứu khoa học nước nhà. Ông khởi xướng và tổ chức nhiều Hội nghị Quốc tế về Tin học ở Việt Nam, thu hút được sự tham gia của nhiều nhà khoa học hàng đầu; hướng dẫn các nghiên cứu sinh Việt Nam bảo vệ tiến sĩ thành công.