Cao Hằng sinh vào mùa hè năm 570, và là con trai trưởng của Cao Vĩ. Mẹ của Cao Hằng là Mục Hoàng Hoa, khi đó đang có danh phận phu nhân. Để mừng sinh nhật của con trai, Cao Vĩ đã tuyên bố đại xá. Dưỡng mẫu đầy quyền lực của Cao Vĩ là Lục Lệnh Huyên (陸令萱) cũng là nhũ mẫu của Mục thị, bà ta muốn Cao Hằng trở thành hoàng thái tử và cuối cùng kế vị Cao Vĩ, song lo sợ rằng Hộc Luật hoàng hậu sẽ phản đối. Do đó, Lục Lệnh Huyên đã đem Cao Hằng đến cho Hộc Luật hoàng hậu nuôi dưỡng với sự chấp thuận của Cao Vĩ. Cũng trong năm đó, Cao Vĩ đã phong cho Cao Hằng làm hoàng thái tử khi Cao Hằng chỉ mới được 3 tuổi. Sau khi cha của Hộc Luật hoàng hậu là tướng Hộc Luật Quang bị hành quyết do bị vu cáo là âm mưu phản loạn, Hộc Luật hoàng hậu đã bị phế truất, đến mùa đông năm 572 thì Mục thị được ban tước "hữu hoàng hậu", và sau đó trở thành hoàng hậu duy nhất vào năm 573 khi Hồ hoàng hậu bị phế truất.

Năm 576, kình địch Bắc Chu tiến hành một cuộc tấn công lớn nhằm vào Bắc Tề. Cao Vĩ ban đầu đã đích thân dẫn quân giao chiến với Bắc Chu Vũ Đế, song sau khi chịu thất bại tại Bình Dương (平陽, nay thuộc Lâm Phần, Sơn Tây), Cao Vĩ đã phải chạy về bồi đô Tấn Dương (晉陽, nay thuộc Thái Nguyên, Sơn Tây) và mất ý chí chiến đấu. Để chuẩn bị cho việc chạy trốn đến Sóc châu (朔州, nay gần tương ứng với Sóc Châu, Sơn Tây) và sau đó có thể là Đột Quyết, Cao Vĩ trước tiên đã gửi Hồ thái hậu và Cao Hằng đến Sóc châu. Sau khi ông ta thay đổi ý định và chạy về kinh đô Nghiệp thành (鄴城, nay thuộc Hàm Đan, Hà Bắc) vào khoảng tết năm 577, tướng Cao Mại (高勱) đã đón Thái hậu và Thái tử về Nghiệp thành. Tin tưởng vào lời của những nhà chiêm tinh về điềm báo rằng ngôi vị hoàng đế cần phải thay đổi, Cao Vĩ đã quyết định truyền ngôi lại cho Cao Hằng, và vào mùa xuân năm 577, vị hoàng thái tử nhỏ tuổi đã đăng cơ làm hoàng đế, Cao Vĩ vẫn nắm quyền lực trên thực tế và trở thành Thái thượng hoàng.