พระบาทสมเด็จพระปรเมนทรรามาธิบดีศรีสินทรมหาวชิราลงกรณฯ พระวชิรเกล้าเจ้าอยู่หัว ทรงเป็นพระราชโอรสในพระบาทสมเด็จพระบรมชนกาธิเบศร มหาภูมิพลอดุลยเดชมหาราช บรมนาถบพิตร และสมเด็จพระนางเจ้าสิริกิติ์ พระบรมราชินีนาถ พระบรมราชชนนีพันปีหลวง เสด็จพระราชสมภพ ณ พระที่นั่งอัมพรสถาน พระราชวังดุสิต เมื่อวันจันทร์ที่ ๒๘ กรกฎาคม พ.ศ. ๒๔๙๕ ทรงมีพระเชษฐภคินี คือ ทูลกระหม่อมหญิงอุบลรัตนราชกัญญา สิริวัฒนาพรรณวดี และพระขนิษฐภคินีสองพระองค์คือ สมเด็จพระกนิษฐาธิราชเจ้า กรมสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี และสมเด็จพระเจ้าน้องนางเธอ กรมพระศรีสวางควัฒน วรขัตติยราชนารี

พระบาทสมเด็จพระมหาภูมิพลอดุลยเดชมหาราช บรมนาถบพิตร ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าโปรดกระหม่อม ให้ประกอบพระราชพิธีสมโภชเดือนและขึ้นพระอู่ ณ พระที่นั่งอัมพรสถาน พระราชวังดุสิต ในวันที่ ๑๔ และ วันที่ ๑๕ สิงหาคม พ.ศ. ๒๔๙๕

เมื่อทรงพระชนมายุได้ ๑ พรรษา พระบาทสมเด็จพระมหาภูมิพลอดุลยเดชมหาราช บรมนาถบพิตร ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าโปรดกระหม่อมให้พระราชทานพระนาม ซึ่งสมเด็จพระสังฆราชเจ้า กรมหลวงวชิรญาณวงศ์ เป็นผู้ตั้งถวายตามดวงพระชะตา ว่า “สมเด็จพระเจ้าลูกยาเธอ เจ้าฟ้าวชิราลงกรณ บรมจักรยาดิศรสันตติวงศ เทเวศรธำรงสุบริบาล อภิคุณูประการมหิตลาดุลเดช ภูมิพลนเรศวรางกูร กิตติสิริสมบูรณสวางควัฒน์ บรมขัตติยราชกุมาร”