顺治十一年三月十八日（1654年5月4日），玄烨生于北京紫禁城景仁宫，其母孝康章皇后佟佳氏时为庶妃。史载孝康章皇后向太后问安之时，出门时看到有龙绕身，孝庄太后才知道孝康章皇后有身孕。孝庄太后说：“我当初怀顺治皇帝的时候就有这种景象，如今佟佳氏也是如此”

玄烨的生母佟佳氏只是皇宫中一名不受恩宠的庶妃，玄烨降生时，父亲顺治皇帝专宠贵妃董鄂氏，对这个不请自来的三阿哥并不非常关心。出生不久，玄烨即遭到天花的侵袭，顺治帝特委托奶妈带他到紫禁城外哺养。他小时候未经出痘（天花）。因此，他在父母膝下未得一日承欢。多少年后，康熙帝犹抱憾不已。但是他所患天花之症并没有危及性命，仅在脸部留下几个细小的麻点。这使他对当时这种最可怕的疾病有了终身免疫力。而他出过痘竟成了他将来继登帝位的一个有利因素。

玄烨从五岁开始读书识字，很快显露出勤奋好学的天分。史载玄烨天表英俊，声音洪壮有力。六岁的时候，偕同众兄弟向父皇问安。世祖福临问皇子们最想做什么。皇二子福全说作为一个贤王足矣。唯有玄烨说道希望效法父皇。于是福临十分看重玄烨。

后来，康熙帝曾谈到自己的学习情况，八岁“学庸训诂，询之左右，求得大意而后愉快。日所读者，必使字字成诵，从来不肯自欺。及四子之书既已通贯，乃读尚书，于典谟训诂之中，体会古帝王孜孜求治意。”接着，“读大易，观象玩占，实觉义理悦心”。自此便养成了读书的好习惯，“乐此不疲”，“好学不倦”，每每读书至深夜，而不知倦怠。他十七、八岁时，因读书过劳，至咯血也不肯罢休。他所说的自己的学习情况，并非是自夸之辞。官方档案记载他举凡“帝王政治，圣贤心学，六经要旨，无不融会贯通”，亦非过誉之辞。