Lê Thái Tông có tên thật Lê Nguyên Long (黎元龍), là con thứ hai của vua Lê Thái Tổ (Lê Lợi). Mẹ là Phạm Thị Ngọc Trần người xã Quần Lai, huyện Lôi Dương (tức Thọ Xuân ngày nay), thuộc Thanh Hóa, sau được truy tôn là Cung Từ Cao Hoàng hậu[5].

Theo sách Đại Việt Sử ký Toàn thư (bộ quốc sử Đại Việt được hoàn tất biên soạn năm 1697 đời Lê trung hưng), Lê Nguyên Long sinh ngày 20 tháng 11 âm lịch (ngày 22 tháng 12 dương lịch) năm 1423, tại Lam Sơn, huyện Thọ Xuân, Thanh Hóa trong thời kỳ Đại Việt bị Trung Quốc đô hộ. Lúc này, Lê Lợi là Bình Định vương, đang chống nhau với quân Minh-Trung Quốc, phải di chuyển luôn luôn, không yên một chỗ nào, bà Phạm Thị Ngọc Trần lặn lội theo hầu, trải nhiều gian khổ. Bà Phạm Thị Ngọc Trần mất năm 1425 lúc Lê Nguyên Long mới hơn 2 tuổi.[6]

Lê Thái Tổ không lập chính thất (vợ cả), mà chỉ có ba người vợ, hai người vợ chính là bà Trịnh Thần phi sinh ra Lê Tư Tề và bà Phạm Thị Ngọc Trần sinh ra Lê Nguyên Long; còn bà vợ lẽ là Phạm Thị Nghiêu không có con.[7].

Tháng Giêng, năm 1428 đất nước thái bình, tháng 3 cùng năm, vua Lê Thái Tổ phong con thứ Lê Nguyên Long làm Lương quận công (梁郡公).[8] Tháng 1, năm 1429[9], vua Lê Thái Tổ sai Nhập nội kiểm hiệu bình chương sự Lê Vấn (tức Phạm Vấn), Nhập nội Đại Tư mã Lê Ngân và Nhập nội Thiếu phó Lê Văn Linh lập con trưởng là Hữu Tướng quốc Lê Tư Tề làm Quốc vương, giúp coi việc nước. Đến năm 1433 lại sai Nhập nội Tư khấu Lê Sát, Tư không Lê Nhân Chú (Lưu Nhân Chú), Nhập nội Tư mã Lê Lý (tức Nguyễn Lý) và Nhập nội Thiếu úy Lê Quốc Hưng (tức Bùi Quốc Hưng) lập Lương quận công Nguyên Long làm Hoàng thái tử.