Sinh năm 1990, được thừa hưởng tài năng từ người bố là một thầy giáo thể dục. Năm 12 tuổi, Nguyên Mạnh quyết định thi tuyển vào lò Sông Lam Nghệ An và đã thành công. Buổi đầu, anh chơi khá hay ở vị trí tiền đạo. Tuy nhiên, sau một trận đấu phải lùi về làm "thủ môn bất đắc dĩ", anh đã "gắn chặt" lấy khung gỗ kể từ đó đến này.

Năm 2012, Nguyên Mạnh được đôn lên đội một SLNA. Tuy vậy, anh chỉ là lựa chọn thứ 2 sau thủ môn Nguyễn Viết Nam. Gần cuối mùa giải 2012, khi thủ môn Viết Nam bị dính chấn thương dài hạn, Nguyên Mạnh mới được bắt chính thường xuyên. Năm 2013, Nguyên Mạnh trở thành thủ môn số một SLNA.

Với màn trình diễn xuất sắc ở mùa giải năm đó, HLV Hoàng Văn Phúc quyết định triệu tập Nguyên Mạnh vào U23 Việt Nam dự SEA Games 27. Mặc dù thể hiện khá tốt trong những trận được tạo cơ hội, nhưng Mạnh vẫn chỉ là sự lựa chọn thứ 2 trong khung gỗ của U23 Việt Nam sau đàn em Trần Bửu Ngọc.

Đáng tiếc hơn, ở SEA Games 27, Nguyên Mạnh không được bắt chính một trận nào và đội tuyển U23 Việt Nam đã phải về nước sớm. Sau đó không lâu, Nguyên Mạnh lại được triệu tập lên tuyển dự nốt vòng đấu cuối của vòng loại Asian Cup 2015. Nhưng anh cũng chỉ là lựa chọn số 2 sau Nguyễn Mạnh Dũng.

Thời vận đã đến với Nguyên Mạnh khi VFF bổ nhiệm HLV trưởng ĐT Việt Nam - Miura. Anh được vị chiến lược gia này chọn cho vị trí gác đền số 1. Thế như trận đấu đầu tiên của Nguyên Mạnh tại kỳ AFF cup (năm 2014) lại là một ký ức buồn. Việt Nam dẫn trước sau pha lập công của Quang Hải...

Đội bạn gỡ hòa ở phút 33. Công Vinh tiếp tục khiến khán đài Mỹ Đình dậy sóng bằng pha bắt vô lê tuyệt đẹp phút 68. Những tưởng ĐT Việt Nam sẽ có 3 điểm ở trận đầu ra quân cùng thế trận vượt trội, thì bất ngờ đã đến khi trận đấu chỉ còn 6 phút...

Afif sút bóng không hề hiểm trong vòng cấm của ĐT Việt Nam, ai cũng nghĩ cú bắn phá hạng ruồi ấy không làm khó cho Nguyên Mạnh...thì anh lại lúng túng để trái banh tụt háng trong sự ngỡ ngàng của tất cả những người đang theo dõi trận đấu. Hòa 2-2 trước Indo, sau đó thắng Lào và Philippines...

Thầy trò Miura vào bán kết với tư cách nhất bảng, nhưng thất bại trước Malaysia đã khiến ĐT Việt Nam dừng bước và đoạt hạng ba. Dù có giải thưởng, nhưng có lẽ đây là kỳ AFF cup đáng quên với cá nhân Trần Nguyên Mạnh, hi vọng trận đấu tới gặp lại Indonesia, thủ thành này sẽ không lặp lại sai lầm trước đó.

Video trận Việt Nam 2-2 Indonesia tại AFF cup 2 năm trước, trong đó có pha tụt bóng ngớ ngẩn của Trần Nguyên Mạnh ở phút 84: