牛冠凱出生于河南濟(jì)源市克井鎮(zhèn)任莊村的一個(gè)普通家庭。4歲時(shí)，牛冠凱跟隨父母去濟(jì)源市某乒乓球訓(xùn)練館玩耍，看到別人在乒乓球臺(tái)前來(lái)回奔跑，他非常興奮。別人休息間隙，他就拿教練的乒乓球拍玩耍。5歲時(shí)，牛冠凱突然對(duì)媽媽說(shuō)要去打乒乓球，母親對(duì)孩子的選擇既感到驚奇，又覺(jué)得非常高興，于是，決定把他送到乒乓球訓(xùn)練館練習(xí)。剛開(kāi)始，由于個(gè)頭太小，每次訓(xùn)練時(shí)，冠凱的父母總是將一塊厚厚的木板墊在他的腳下。后來(lái)，牛冠凱來(lái)到河南省乒乓球網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)管理中心訓(xùn)練，母親成了全職陪練，不僅天天陪著他練習(xí)打球，還專門(mén)在鄭州租了房子，照顧牛冠凱的日常生活起居。

2011年11月，河南省乒乓球隊(duì)面向全省挑選運(yùn)動(dòng)員，年僅9歲的牛冠凱在兩輪的大循環(huán)比賽中不畏強(qiáng)手，最終以總成績(jī)第二的名次，順利入選河南省男子乒乓球隊(duì)。

2016年2月1日，被體育總局授予國(guó)家級(jí)運(yùn)動(dòng)健將稱號(hào)。

2016年6月份，牛冠凱參加全國(guó)乒乓球優(yōu)秀青少年（男子）集訓(xùn)，得知集訓(xùn)結(jié)束后，有可能代表國(guó)家征戰(zhàn)2016年亞洲青少年乒乓球錦標(biāo)賽（U15）。于是，集訓(xùn)一開(kāi)始，他就憋著一股勁兒，在與國(guó)內(nèi)同年齡組頂尖選手的激烈競(jìng)爭(zhēng)下，最終獲得總成績(jī)第八名的好成績(jī)。由于牛冠凱在獲獎(jiǎng)的前八名中年齡最小，且前7名均為國(guó)家隊(duì)隊(duì)員。國(guó)家隊(duì)教練們經(jīng)過(guò)商議，決定讓牛冠凱擔(dān)任中國(guó)15歲以下年齡組頭號(hào)種子選手，參加亞洲青少年乒乓球錦標(biāo)賽。就這樣，年僅14歲的牛冠凱，第一次代表國(guó)家參加國(guó)際賽事，踏上了他的追夢(mèng)之路。

9月16日，中國(guó)隊(duì)趕到泰國(guó)曼谷。在此次比賽中，15歲以下年齡組團(tuán)體賽中，中國(guó)隊(duì)與日本隊(duì)在半決賽中相遇，牛冠凱迎戰(zhàn)本屆比賽名氣最大的日本選手張本智和。

據(jù)了解，張本智和曾在今年6月以不到13歲的年齡奪得國(guó)際乒聯(lián)日本公開(kāi)賽U21組別男單冠軍，成為國(guó)際乒聯(lián)歷史上最年輕的該組別冠軍，而牛冠凱則是第一次參加亞洲級(jí)別的賽事。張本智和比賽一開(kāi)始就掌握了主動(dòng)權(quán)，兇狠的打法讓牛冠凱很不適應(yīng)，最終3比1戰(zhàn)敗牛冠凱。中國(guó)隊(duì)也不敵日本隊(duì)，獲得團(tuán)體季軍。在單打決賽中，兩人如期相遇。牛冠凱反手好、相持能力強(qiáng)，比賽中他充分運(yùn)用自己的優(yōu)勢(shì)。對(duì)手兇他更猛，對(duì)手狠他更硬，最終牛冠凱以4比1戰(zhàn)勝了張本智和，奪得冠軍。

2019年9月，跟隨中國(guó)2隊(duì)獲2019國(guó)際乒聯(lián)青少年公開(kāi)賽U18男團(tuán)第一，另獲U18男單第一。