Hàm Phong Đế tên thật là Ái Tân Giác La Dịch Trữ (爱新觉罗·奕詝), sinh ngày 9 tháng 6 năm Đạo Quang thứ 11 (tức ngày 17 tháng 7, năm 1831) tại Viên Minh Viên ở Bắc Kinh. Ông là con trai thứ tư của Thanh Tuyên Tông Đạo Quang Đế, mẹ là Hiếu Toàn Thành Hoàng hậu Nữu Hỗ Lộc thị, Hoàng hậu thứ hai của Đạo Quang, con gái Nhị đẳng Thị vệ Di Linh, gia thế không hiển hách nhưng nhan sắc mĩ mạo, được Đạo Quang Đế sủng ái nên nhanh chóng được tấn phong. Khi Dịch Trữ được ra đời thì bà còn là Toàn Quý phi.

Theo thứ tự thì Dịch Trữ là Hoàng tứ tử, nhưng lại là con trai lớn nhất của Đạo Quang Đế vì cùng năm đó Hoàng trưởng tử Dịch Vĩ mắc bệnh qua đời ở tuổi 23, Hoàng nhị tử Dịch Cương và Hoàng tam tử Dịch Kế lại mất sớm. Toàn Quý phi sinh con được 2 năm thì Hiếu Thận Thành Hoàng hậu Đông Giai thị qua đời nên bà được sách phong Hoàng quý phi.

Năm Đạo Quang thứ 14 (1834), Hoàng quý phi được phong làm Kế hậu. Vì mẹ làm Hoàng hậu, Hoàng tứ tử Dịch Trữ nghiễm nhiên trở thành [Đích tử], thân phận cao quý, cộng thêm tài văn thơ và biết viết lách từ bé nên ông được Đạo Quang Đế coi trọng và sủng ái nhất trong các Hoàng tử. Năm Đạo Quang thứ 20 (1840), ngày 13 tháng 2, Hoàng hậu qua đời, khi ấy Dịch Trữ chỉ mới 10 tuổi nên được cha giao phó cho Hoàng quý phi Bát Nhĩ Tế Cát Đặc thị (trước đó là Tĩnh Quý phi) nuôi dạy.

Tĩnh Quý phi có con trai là Dịch Hân, Hoàng tử thứ sáu của Đạo Quang Đế, kém Dịch Trữ 2 tuổi. Do đó, Dịch Trữ cùng Dịch Hân được nuôi lớn cùng nhau, bản thân Dịch Trữ cũng gọi Tĩnh Quý phi là Ngạch nương, cách gọi của mẹ ruột của người Mãn. Dịch Trữ cùng Dịch Hân, hai anh em xem nhau như ruột thịt, cùng một mẹ nuôi dưỡng về sau lại chính là quay ra giằng xé nhau tranh đoạt vị trí Trữ quân.

Khi thành niên, cả hai đều ở Thượng Thư phòng đọc sách. Dịch Trữ bắt đầu đọc sách từ năm 6 tuổi, sớm hơn Dịch Hân 1 năm, sư phó là Đỗ Thụ Điền, dạy dỗ tận tâm tận lực, trút hết tâm huyết. Sử sách ghi nhận lại: "Thụ Điền sớm chiều dạy bảo, tất lấy chính đạo, đã hơn 10 năm". Khi còn là Hoàng tử, Dịch Trữ thường đi săn ở Nam Uyển, trong lúc rượt đuổi đàn thú thì ngã ngựa bị thương ở cổ. Tuy Thượng tứ viện y sĩ đã ra sức trị liệu cho ông, nhưng về sau Dịch Trữ vẫn tàn tật, hành động không tiện. Khi còn nhỏ, ông từng mắc bệnh đậu mùa nhưng qua khỏi, trên mặt còn lưu lại vết mặt rỗ.

Ngược lại, em trai ông là Dịch Hân có vẻ xuất sắc hơn Dịch Trữ, sư phó là Trác Bỉnh Điềm (卓秉恬). Sử ghi lại, Dịch Hân thân thể cực tốt, đầu óc thông minh, thư văn không tồi, giỏi võ công và săn bắn. Dịch Hân hay giao thiệp với người Tây Dương, biệt danh Dương tử lục, điều này trở thành mối nghi kị đối với Đạo Quang vì ông không thích người Tây, mặc dù vẫn công nhận tài năng hiếm của Dịch Hân. Dù không giỏi bằng em mình, Dịch Trữ luôn thể hiện sự hiếu đạo, nhân hậu, nên được Đạo Quang Đế ưa thích. Chưa kể vì mất mẹ từ nhỏ nên Đạo Quang rất thương Dịch Trữ.

Năm Đạo Quang thứ 26 (1847), ông quyết định chọn Hoàng tứ tử Dịch Trữ làm Trữ quân. Lúc này Dịch Trữ được 16 tuổi.

Năm thứ 30 (1850), tháng giêng, khi đang hấp hối, Đạo Quang Đế soạn di chiếu sai đại thần đồng tôn làm Hoàng thái tử. Ngày 14 tháng giêng, Đạo Quang Đế không khỏe, triệu Tông Nhân phủ Tông lệnh Tái Thuyên (载铨), Ngự tiền Đại thần Tái Viên (载垣), Đoan Hoa (端华), Tăng Cách Lâm Thấm (僧格林沁), Quân cơ đại thần Mục Chương A (穆彰阿), Tái Hướng A (赛冲阿), Tổng quản Nội vụ Phủ đại thần Văn Khánh (文庆) công khai mở mật dụ, công bố chiếu thư lập Trữ, chính thức lập Hoàng tứ tử Dịch Trữ làm Hoàng thái tử. Cũng đồng thời ban cho Hoàng lục tử Dịch Hân tước vị Cung Thân vương (恭亲王).

Năm Đạo Quang thứ 30 (1850), ngày 25 tháng 2, buổi trưa, Đạo Quang Đế băng hà tại Thuận Đức đường (慎德堂) ở Viên Minh Viên. Dựa theo Đại Thanh chế độ, Tự Hoàng đế Dịch Trữ ngày đó buổi chiều hộ tống Đại Hành Hoàng đế di thể đến bên trong Càn Thanh cung của Tử Cấm Thành.