เมื่อสมเด็จพระบรมราชชนกเสด็จสวรรคตในวันที่ 24 กันยายน พ.ศ. 2572 สมเด็จพระบรมราชชนนีได้เป็นผู้ถวายอภิบาลแต่พระองค์เดียว จึงทรงดูแลตามหลักสุขวิทยาและจิตวิทยาเด็ก ตามที่ได้ทรงศึกษาด้านการ พยาบ าลมา ทั้งยังทรงสอนให้มีระเบียบและหลักการเหตุผล ไม่ใช่ระเบียบ อย่างโบราณ
เมื่อเจริญพระชันษาถึงวัยอันควรได้รับการศึกษาแล้ว พ.ศ. 2473 จึงเสด็จไปเรียนที่โรงเรียนมาร์แตร์เดอีในชั้นอนุบาล และพ.ศ. 2475 ทรงย้าย ไปเรียนชั้นประถมที่โรงเรียนวัดเทพศิรินทร์
เมื่อเกิดเหตุการณ์เปลี่ยนแปลงการปกครองในวันที่ 24 มิถุนายน พ.ศ. 2475 สมเด็จพระพันวัสสาอัยยิกาเจ้าทรงเป็นห่วงพระราชนัดดาทั้ง ด้านสุขภาพและสถานการณ์ทางการเมือง จึงมีพระดำริให้ส่งพระราชนัดดา ไปประทับที่ต่างประเทศ โดยสมเด็จพระบรมราชชนนีได้ทรงเลือกเมือง โลซานน์ ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ เป็นที่ประทับ และให้พระโอรสทรงเข้ารับ การศึกษาในโรงเรียนเมียร์มองต์
พระบาทสมเด็จพระปรเมนทรมหาอานันทมหิดล พระอัฐมรามา- ธิบดินทร เสด็จพ ระราชสมภพ ในวันอาทิตย์ที่ 20 กันยายน พ.ศ. 2468 เวลา 01.45 น. ณ โรงพยาบาลมหาวิทยาลัยไฮเดลแบร์ก เมืองไฮเดลแบร์ก ประเทศเยอรมนี ซึ่งสมเด็จพระบรมราชชนกเสด็จไปทรงรักษาพระอาการ ประชวร นายแพทย์ผู้ถวายพระประสูติกาลได้ขนานพระนามอย่างลำลอง ว่า Max
เมื่อข่าวการประสูติทราบถึง สมเด็จพระศรีสวรินทิราบรมราชเทวี พระพันวัสสาอัยยิกาเจ้า ทรงดีพระทัยมาก ด้วยทรงเป็นหลานชายองค์แรก ทั้งยังประสูติวันเดียวกับพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวด้วย และพระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัว พระราชทานพระนามว่าอานันทมหิดล มีความหมายว่าผู้เป็นความยินดีของแผ่นดิน หรืออาจ แปลว่า ลูกชายของเจ้าฟ้ามหิดลได้อีกด้วย
หลังจากนั้นไม่นานพระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัวเสด็จ สวรรคต สมเด็จ พระบรมราชชนกต้องเสด็จกลับประเทศไทยเพื่อร่วม พระราชพิธีพระบรมศพ ส่วนสมาชิกราชสกุลมหิดลยังคงประทับรอที่ประเทศ ฝรั่งเศสและสวิตเซอร์แลนด์ กระทั่งเดือนกันยายน พ.ศ. 2469 จึงได้ตาม เสด็จสมเด็จพระบรมราชชนกไปยัง เมืองบอสตัน ประเทศสหรัฐอเมริกา ด้วยทรงกลับไปศึกษาวิชาแพทย์ต่อ ณ มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด เมื่อทรงสำเร็จ การศึกษาแล้ว สมเด็จพระบรมราชชนกทรงพาครอบครัวมหิดลไปยังประเทศ สวิตเซอร์แลนด์และฝรั่งเศส ก่อนจะนิวัติประเทศไทย เสด็จถึงพระนครใน วันที่ 13 ธันวาคม พ.ศ. 2471 และประทับที่พระตำหนักใหม่ วังสระปทุม
