Lê Hiến Tông có tên khai sinh là Lê Tranh (黎鏳), sinh ngày 10 tháng 8 âm lịch (6 tháng 9 dương lịch) năm 1461, tại đế đô Đông Kinh. Có nguồn ghi tên ông là Sanh (檉) hoặc Huy (暉). Ông là con trưởng của Lê Thánh Tông, mẹ là Huy Gia Thuần Hoàng hậu Nguyễn Hằng, con gái thứ hai của Trình quốc công Nguyễn Đức Trung.

Trước đây, Thánh Tông chưa có con nối, Quang Thục Hoàng thái hậu đã từng cầu đảo, sai Đức Trung đến cầu ở am Từ Công núi Phật Tích[1], chiêm bao thấy đến trước mặt thượng đế cầu hoàng tự. Thượng đế phán: Cho sao Thiên Lộc làm con Nguyễn thị. Nói rồi cho ẵm đến ngồi ở trước. Bấy giờ, Huy Gia Hoàng hậu ở Vĩnh Ninh cung, tức thì có mang. Đến khi đủ ngày tháng, chiêm bao thấy rồng vàng từ trên trời sa xuống, bay vào trong phòng, một lát sau thì sinh ra ông.

Tháng 3, năm Quang Thuận thứ 3 (1462), ông được Thánh Tông sách lập làm Hoàng thái tử. Mẹ ông lúc đó đang rất được sủng ái, nên hoàng đế dành cho ông rất nhiều yêu mến. Ông được miêu tả là dáng vẻ thiên tử, mũi cao, mặt rồng, thần thái trang nghiêm, tươi đẹp khác thường, Thánh Tông yêu quý lắm.

Năm Hồng Đức thứ 28 (1497), tháng giêng, Lê Thánh Tông qua đời, Thái tử Lê Tranh lên ngôi hoàng đế, đổi niên hiệu, đại xá, lấy ngày sinh làm Thiên Thọ thánh tiết, tự xưng là Thượng Dương động chủ (上陽洞主). Lúc lên ngôi Lê Hiến Tông đã 37 tuổi.