生于汉景帝前元年（前156年）；母王氏，汉景帝中子，具体排序不详。其母王氏在怀孕时，汉景帝尚为太子。王氏梦见太阳进入她的怀中，告诉景帝后，景帝说：“此贵征也。”刘彻还未出生，他的祖父汉文帝就逝世了。汉景帝即位后，刘彻出生，他亦是王氏唯一的儿子。一说刘彻的乳名为刘彘，根据汉武故事记载刘彻被立太子时方才改名，但此说与史书说法有出入。前元四年（前153年），刘彻以皇子的身份被封为胶东王。同年，景帝的长子、他的异母长兄刘荣获封为太子。前元六年（前151年）秋九月，无子无宠的薄皇后被废。第二年（前150年）春正月