Cung Hoàng có tên húy là Lê Xuân (黎椿), sinh ngày 26 tháng 7 năm Đinh Mão niên hiệu Đoan Khánh thứ 3 triều vua Lê Uy Mục (1507). Ông là chắt của Lê Thánh Tông, cháu nội của Kiến vương Lê Tân, con thứ của Cẩm Giang vương Lê Sùng (黎漴), là em ruột với vua Lê Chiêu Tông.

Nửa đêm ngày 22 tháng 7 năm 1522, Chiêu Tông do sự trợ giúp của Phạm Hiến, Phạm Thứ bỏ trốn sang Sơn Tây gọi quân Cần vương. Khi Chiêu Tông lẻn đi chỉ có một số cận thần kịp đi theo, Lê Xuân và mẹ không kịp biết. Mạc Đăng Dung sai thủ hạ Hoàng Duy Nhạc đuổi theo Chiêu Tông nhưng bị Chiêu Tông dùng quân huyện Thạch Thất đánh trả, bắt giết. Thiên tử vuột khỏi tay, Đăng Dung bị mất danh chính, bèn lập ông lên ngôi, lấy niên hiệu là Thống Nguyên (統元).

Bên ngoài, một loạt tướng cần vương kéo đến hưởng ứng Chiêu Tông. Từ lúc đó trong nước tồn tại hai vị hoàng đế, được gọi theo niên hiệu, là Thống Nguyên Đế (統元帝) và Quang Thiệu Đế (光紹帝).