พระบาทสมเด็จพระปริมินทรมหาจุฬาลงกรณ์ พระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว เป็นพระราชโอรสในพระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว และสมเด็จพระเทพศิรินทราบรมราชินี (พระองค์เจ้ารำเพยภมราภิมย์) มีพระนามเดิมว่า สมเด็จพระเจ้าลูกยาเธอเจ้าฟ้าจุฬาลงกรณ์ เสด็จพระรารชสมภพ เมื่อวันอังคาร เดือน ๑๐ แรม ๓ ค่ำ ปีฉลู เบญจศก ตรงกับวันที่ ๒๐ กันยายน พ.ศ. ๒๓๖๙ พระองค์เป็นพระราชปิโยรสที่สนิทเสน่หาของสมเด็จพระบรมชนกนาถ มาแต่ทรงพระเยาว์ โปรดให้เสด็จอยู่ใกล้ชิดพระองค์เสมอ แม้ในเวลาเสด็จประพาสหัวเมืองใกล้หรือไกล ก็โปรดให้เสด็จด้วยทุกครั้ง พอทรงพระเจริญขึ้นก็ได้รับสนองพระบรมราชโอการในพระราชกิจใหญ่น้อยต่างพระเนตรพระกรรณตลอดรัชกาล

   สำหรับการศึกษาวิชาทั้งปวง พระองค์ทรงเล่าเรียนในสำนักพระอัยยิกาเธอ กรมหลวงวรเสรฐสุดา ซึ่งเป็นขัตติยนารี ทรงรอบรู้ทั้งอักขรสมัยและโบราณราชประเพณี นอกจากนี้ พระองค์ทรงศึกษาวิชาการต่างๆ ซึ่งนับถือในสมัยนั้นว่า สมควรแก่พระราชกุมารทุกประการ เช่น ภาษามคธ ทรงมีพระปริยัติธรรมธาดา (ปี่ยม) เมื่อยังเป็นหลวงราชาภิรมณ์ กรมราชบัณฑิต เป็นอาจารย์ การยิงปืนไฟ ทรงศึกษาในสำนักพระยาอภัยศรเพลิง (ศรี) วิชามวยปล้ำ กระบี่กระบอง ทรงศึกษากับหลวงพลโยธานุโยค (รุ่ง) วิชาอัศวกรรม ทรงศึกษาในสำนักเจ้าฟ้าฯ กรมพระยาบำราบปรปักษ์ แต่วิชารัฏฐาภิบาลราชประเพณี และโบราณคดีทั่วไป พระบาทสมเด็จพระบรมชนกนาถพระราชทานการฝึกสอนเองตลอดมา

   ในปี พ.ศ. ๒๔๐๔ สมเด็จพระบรมชนกนาถโปรดให้จัดการพระราชพิธีรับพระราชทานพระสุพรรณบัฏ เฉลิมพระนามว่า สมเด็จพระเจ้าลูกยาเธอ เจ้าฟ้าจุฬาลงกรณ์ และให้เป็นเจ้าฟ้าต่างกรม มีนามกรมว่า กรมหมื่นพิฆเนศวรสุรสังกาศ โปรดให้จัดหาครูฝรั่งที่เมืองสิงคโปร์ คือ นางแอนนา เลียวโนเวนส์ เข้ามาสอนภาษาอังกฤษแก่สมเด็๗พระเจ้าลูกยาเธอฯ พระองค์ทรงเล่าเรียนภาษาอังกฤษดังกล่าวอยู่จนครบ กำหนดผนวชเป็นสามเณร

   ในปี พ.ศ. ๒๔๐๙ พระองค์ทรงลาผนวชเสด็จออกไปอยู่ฝ่ายหน้าแล้ว ก็ได้ทรงเล่าเรียนต่อจากหมอจันดเล มิชชันนารีชาวอเมริกา พร้อมๆกับที่สมเด็จพระบรมชนกนาถทรงกวดขันในเรื่องราชการงานแผ่นดินอย่างยิ่ง คือ นอกจากที่เสด็จเข้าเฝ้าและโดยเสด็จตามปกติในเวลากลางคืน ถ้าทรงพระราชวินิจฉัยข้อราชการก็มีรับสั่งให้หาสมเด็จพระราชโอรสเข้าไปปฏิบัติประจำพระองค์ เพื่อรับฟังพระบรมราโชวาทและพระบรมราชาธิบายในกระแสรับสั่งข้าราชการไปยังเสนาบดีผู้ใหญ่ เช่น สมเด็จเจ้าพระยาบรมมหาศรีสุริยวงศ์ อยู่เนื่องๆ

   เป็นเหตุให้พระองค์ฃทะนงได้รับความรู้ในเรื่องการปกครองแผ่นดินมาตั้งแต่ยังทรงพระเยาว์ ทั้งนี้เป็นเพราะพระบาทสมเด็จพระปิ่นเกล้าเจ้าอยู่หัว ได้เสด็จสวรรคตในปี พ.ศ. ๒๔๐๘ อันหมายถึง การเปลี่ยนฐานะของสมเด็จพระเจ้าลูกยาเธอเจ้าฟ้าจุฬาภรณ์ มาอยู่ในที่รัชทายาท จึงต้องทรงรับการเตรียมการเพื่อปกครองแผ่นดินสืบไปในภายหน้า

   พ.ศ. ๒๔๑๐ พระองค์ได้รับพระราชทานเลื่อนพระยศขึ้นสูงกว่าเดิม เป็นสมเด็จพระเจ้าลูกยาเธอเจ้าฟ้าฯ กรมขุนพินิตประชานาถ และทรงรับหน้าที่ในราชการแผ่นดินด้วยการบัญชากรมมหาดเล็ก กรมล้อมพระราชวังและกรมพระคลังมหาสมบัติ