Constantin est né à Constantinople en , à la fin du blocus d'un an de la capitale par les Arabes (qui lèvent le camp à la mi-août), et l'année suivant la conquête du trône impérial par son père (mars 717). Il est baptisé à Sainte-Sophie le jour de Noël suivant, en même temps que sa mère Marie est couronnée impératrice. L'associé de Léon dans sa prise de pouvoir a été le général arménien Artabasde, stratège des Arméniaques, à qui a donné sa fille aînée Anne (née vers 705) en mariage, et qu'il nomme curopalate (commandant de la garde du palais) et comte de l'Opsikion. D'emblée, un malentendu s'installe pour la succession de . Constantin est proclamé co-empereur dès août 720. En 732, son père lui fait épouser la princesse Tzitzak, fille du khagan des Khazars, qui est baptisée sous le nom d'Irène. Elle doit être encore plus jeune que lui, car ils n'auront pas d'enfant avant 750. Constantin est auprès de son père à la bataille d'Akroinon en mai 740, et la gloire de cette victoire contre les Arabes rejaillit aussi sur lui.