Lý Tùng Hậu sinh ngày Canh Thân (28) tháng 11 năm Giáp Tuất, tức 17 tháng 12 năm 914, khi đó cha ông là Lý Tự Nguyên đang là tướng của Tấn[c 1], dưới quyền Tấn vương Lý Tồn Úc. Mẹ của ông là Hạ phu nhân,[4] bà mất vào đầu niên hiệu Đồng Quang (923-926), sau khi Lý Tự Nguyên làm hoàng đế thì được truy phong là Tấn quốc phu nhân, bà cũng sinh Lý Tùng Vinh.[5] Ông là con trai thứ ba (theo Cựu Ngũ Đại sử)[4] hoặc là con trai thứ năm (theo Tân Ngũ Đại sử) của Lý Tự Nguyên.[6] Ông sinh tại phủ đệ của Lý Tự Nguyên tại đô thành Tấn Dương của Tấn, tức Thái Nguyên. Theo ghi chép thì khi còn nhỏ ông đã ham đọc Xuân Thu và có thể lược thông ý chính. Ông cũng có bề ngoài giống với cha mình nên được cha yêu mến.[4]