赵顼，初名赵仲针，是宋英宗赵曙的长子。他的母亲是宣仁圣烈皇后高滔滔，也就是之前曹皇后姐姐的女儿，后来垂帘听政的高太后。庆历八年（1048年）四月，赵顼出生在濮安懿王宫邸睦亲宅。嘉祐八年（1063年），为了陪伴英宗赵曙，赵顼才入居庆宁宫。之后他受封光国公，后来他又加任同中书门下平章事，受封淮阳郡王。治平元年（1064年），他进封颍王。治平三年（1066年），他被正式立为皇太子。
少年时代的赵顼，不仅十分好学，甚至还关心起了天下大事。他一读起书来总是废寝忘食，要不是家里人的提醒和催促，估计他完全可以在书中泡一天，做到一天不吃饭、不挪窝。然而正因为他爱好读书，小小年纪就已经读过好多书。与同龄的孩子比起来，他懂得的实在太多了。他不仅懂得变通古今的道理，甚至能将它们应用到实际中去。据说赵顼小时候上课时，一直都是一副正襟危坐、谦恭有礼的姿态。即使是夏天，他也从不叫人替他挥扇，任由汗流浃背，他仍然能够专心致志地读书。他博学多识，在老师讲课时，他经常会出乎意料地向老师提问。有时候，他提的问题就连那些讲官都答不上来。当时有个叫苏子容的讲官就曾说过：“我每次进讲时，未有不出汗的。”
随着年龄的增长，赵顼对一些世事开始有了更多的了解，更深的认识。他深知自己的国家已经衰弱不振，而且趋势越来越不好。对于西夏和辽国的屡次入侵，宋朝总是一再地退让和妥协。所以，在他心中早就萌生了要扭转这种局面的想法。他认为，他的国家需要及时挽救，而不能再继续萧条下去了。有一次，他在宫廷中披挂上全副的盔甲去拜见祖母曹太后。他认真地说：“娘娘，我穿着这身盔甲好不好？我要穿这身盔甲上战场，为我们大宋拓疆开土。”曹太后被他的这一举动逗乐了，点头表示同意了。赵顼的祖母曹太后是一个颇有见识的女子，虽然他的父亲英宗与继祖母曹太后的关系一直不是很好，但是他们祖孙二人却相处得十分融洽。赵顼继位以后，与曹太后的关系仍然十分亲密，他十分尊重曹太后，许多重要的决策在下达前都会先征询她的意见，然后再颁布出去。
治平四年（1067年）正月，在英宗赵曙刚刚晏驾的时候，左右大臣急忙派人去急召已被立为皇太子的赵顼进宫，准备随时继承皇位。但是，在赵顼还没有进宫之时，英宗赵曙的双手突然又动了一下，好像还活着，在场的大臣们看到这一幕，内心都十分害怕。就在这时候，守在灵旁的曾公亮(时任集贤殿大学士、参知政事、枢密使、同中书门下平章事)担心英宗还活着，连忙告知宰相韩琦说：“皇上好像还活着，这如何是好，赶快派人阻止太子进宫。”然而在这个紧要的关头，韩琦一心一意以社稷为重，果断地拒绝了大臣的建议，他十分冷静地说：“若先帝复生，即为太上皇，不得阻止太子入宫。”
而当时身为太子的赵顼正在书房认真读书，突然接到朝廷急召，预感到有什么重大的事情要发生。他急忙收拾好行装，出发之前，他急匆匆地对东宫的仆人说：“一定谨守我的门户，如果皇上有了适当的皇位继承人，我还是要回来的。”太子赵顼入宫之后，在韩琦等人的拥护下，立即登上了皇位，是为宋神宗，成为北宋的第六位皇帝，开创了宋朝的变法时代。次年，赵顼改元“熙宁”。
元丰二年（1079年）十月，曹太后病重，赵顼不放心她身边的侍女伺候，决定亲自照料和侍奉祖母。接连十几天，赵顼都衣不解带，没睡过一个囫囵觉，深怕因为自己的一丝懈怠，耽误了曹太后的病情，那时候后悔都来不及。曹太后看到自己的孙子对她如此体贴，又感动又心疼。可是，曹太后最终还是没能痊愈。曹太后去世后，赵顼悲痛欲绝，整天茶不思饭不想，整个人跟丢了魂一样。要知道，这种亲情在当时那个尔虞我诈、血雨腥风的封建宫廷中，是极为少见的。然而也正是这种亲情，在一定程度上束缚了赵顼的手脚。因此，在变法的过程中，来自后宫的压力对他更具影响力。但因为赵顼一直以来都保持好学、谦逊、孝顺的态度，也的确具备英明君主所应有的素质，再加上他又是嫡长子，所以大臣们都一致认为，他是皇位的最佳继承人。