Nguyên Tu là con trai thứ ba của Quảng Bình vương Nguyên Hoài (元懷), Nguyên Hoài là con trai của Hiếu Văn Đế và em trai của Tuyên Vũ Đế. Mẹ ông là Lý thị.[2][3] Năm 517, Nguyên Hoài qua đời.

Vào thời niên thiếu, Nguyên Tu được miêu tả là có tính trầm hậu, ít nói, ham thích việc quân sự. Năm 18 tuổi, thời Hiếu Minh Đế, Nguyên Tu được phong là làm Nhữ Dương huyện công. Ông cũng giữ chức Tán kị thị lang, rồi Trung thư thị lang. Thời Hiếu Trang Đế, đầu niên hiệu Kiến Nghĩa (528), Nguyên Tu bị bỏ chức Tán kị thường thị, chuyển sang giữ chức Bình Đông tướng quân, kiêm Thái thường khanh; rồi giữ chức Trấn Đông tướng quân, Tông chính khanh. Năm Vĩnh An thứ 3 (530), ông được thăng làm Bình Dương vương. Đầu niên hiệu Phổ Thái (531), ông chuyển sang giữ chức Thị trung, Trấn Đông tướng quân, Nghi đồng tam ti, kiêm Thượng thư hữu bộc xạ; rồi lại được thăng làm Thị trung, Thượng thư tả bộc xạ.[2]

Năm 532, tướng Cao Hoan đánh bại các thành viên trong gia tộc của Nhĩ Chu Vinh. Trong khi tiến hành chiến dịch, Cao Hoan lập một người thuộc nhánh xa trong hoàng tộc là Nguyên Lãng làm hoàng đế để tạo thế với Tiết Mẫn Đế do Nhĩ Chu Thế Long (爾朱世隆) lập. Sau khi giành được chiến thắng, Cao Hoan cho rằng Nguyên Lãng không thích hợp là hoàng đế do có họ hàng xa với các hoàng đế kế cận trước đó. Cao Hoan sợ Tiết Mẫn Đế cao minh, lại sợ Nhữ Nam vương Nguyên Duyệt cuồng bạo vô thường. Đương thời, phần lớn chư vương đều trốn đi ở ẩn, và Nguyên Tu đang ở ẩn tại một điền xá. Cao Hoang muốn lập Nguyên Tu, khiển Đại đô đốc Hộc Tư Xuân (斛斯椿) đi cầu xin. Hộc Tư Xuân gặp Ngoại tán kị thị lang- Thái Nguyên vương Nguyên Tư Chính, nói rằng muốn biết chỗ của Nguyên Tu để lập làm Thiên tử, Nguyên Tư Chính đưa Hộc Tư Xuân đến gặp Nguyên Tu. Khi gặp Hộc Tư Xuân, Nguyên Tu sắc biến, cho rằng mình bị Nguyên Tư Chính bán đứng, song được giải thích. Hộc Tư Xuân báo lại cho Cao Hoan, Cao Hoan khiển 400 kị binh nghênh đón Nguyên Tu đến lều len, rồi bày tỏ lòng chân thành, khóc lóc. Nguyên Tu khiêm nhường nói mình ít đức, Cao Hoan lại vái lậy, Nguyên Tu cũng vái lậy chấp thuận.[4]

Ngày Mậu Tý (25) tháng 4 năm Nhâm Tý (11 tháng 6 năm 532), Nguyên Tu tức vị tại bên ngoài Đông quách, nhập ngự Thái Cực điện, quần thần triều hạ. Nguyên Tu lên Xương Hạp môn, tuyên bố đại xá, cải nguyên Thái Xương. Ông bổ nhiệm Cao Hoàn làm đại thừa tướng, Thiên trụ đại tướng quân, Thái sư, được thế tập giữ chức Định châu thứ sử.[4]