李隆基是睿宗李旦的第三子，生於垂拱元年（公元685年）八月初五。他出生的前一年，李旦剛剛被武則天推上傀儡皇帝的位子。李隆基六歲時，武則天以周代唐，正式登上女皇寶座，李旦被降為皇嗣，並受到嚴密監管。以當時李旦所處的政治境況而言，加之李隆基相對靠後的出生順位，絕對沒有人想到這個孩子日後會當上皇帝，更不會有人相信他將終結一個“牝雞司晨”的時代，並在若幹年後締造一個中國曆史上少有的太平盛世。
史稱李隆基從小就聰明穎悟，多才多藝，“尤知音律”，而且“儀範偉麗，有非常之表”。除此之外，關於他童年和少年時代的曆史記載很少，但是《舊唐書·玄宗本紀》中有一個故事，卻頗能顯示他的與眾不同之處。故事發生在他七歲那年，有一次李隆基帶著衣甲鮮明的侍衛入朝，要去覲見祖母武則天，剛好在宮門口碰見正在當值的金吾將軍武懿宗。武懿宗是武則天的族侄，一貫恃寵驕橫，看見李隆基小小年紀卻派頭十足，就想殺一殺他的威風，於是上前大聲嗬斥，並準備驅散他的儀仗隊。沒想到李隆基卻毫無懼色地走到他麵前，指著他的鼻子破口大罵：“吾家朝堂，幹汝何事？敢迫吾騎從！”
武懿宗當場愣在那裏，一句話也說不出來，隻好眼睜睜地看著李隆基和他的儀仗隊揚長而去。
武則天聽說這件事後，驚訝於這個孫兒小小年紀卻有如此過人的膽色，於是不僅沒有責怪他，反而“特加寵異之”。
在李隆基的青少年時代，整個帝國高層的政治形勢風雲變幻，朝堂上無時無刻不在進行著激烈的權力鬥爭，而他父親李旦身為皇嗣，更是長期處於各種政治鬥爭的旋渦中，甚至一度險遭酷吏毒手；李隆基的生母竇德妃，於長壽二年（公元693年）被人陷害而遭武則天暗殺，人死後連屍骨都無影無蹤，那一年李隆基才剛剛九歲。