Minh Thành Tổ tên thật là Chu Đệ (朱棣), sinh vào ngày 2 tháng 5 năm 1360 tại Nam Kinh, là đích tử thứ tư của Minh Thái Tổ Chu Nguyên Chương và Hiếu Từ Cao hoàng hậu Mã thị (có thuyết cho rằng ông không phải là con ruột do Mã hoàng hậu sinh ra mà là con một phi tần người Triều Tiên của Minh Thái Tổ). Chu Đệ được sinh ra khi cha của ông là Chu Nguyên Chương đang dấy binh chống lại Nhà Nguyên đang trên đà sụp đổ. Chu Đệ trở thành hoàng tử Nhà Minh khi Chu Nguyên Chương xưng đế năm 1368.

Minh Thái Tổ giám sát việc giáo dục các hoàng tử rất nghiêm ngặt, phong vương cho các hoàng tử, cho nắm giữ binh quyền các phiên tại đất phong và đều có quân đội riêng để tự vệ. Trong suốt niên hiệu Hồng Vũ, lực lượng phiên vương đã làm rất tốt vai trò thay mặt vua cha thống trị các phiên, vì Minh Thái Tổ không tin tưởng ngoại thần, và bảo vệ biên cương tốt khỏi sự xâm lược của các lực lượng Mông Cổ. Năm 1370, Chu Đệ được phong làm Yên vương (燕王), được Minh Thái Tổ giao quyền lực nắm giữ thành Bắc Bình, khu vực quan trọng tạo tiền đề cho việc giành ngôi hoàng đế của ông sau này.

Năm 1380, Chu Đệ và gia đình của ông chuyển từ thủ đô Nam Kinh đến Bắc Bình, nó từng là thủ đô của Triều đại người Mông Cổ ở Trung Hoa, có kích thước tương tự như Hoàng cung ở Nam Kinh, so với các Hoàng tử anh em của ông, ông được nhận vùng đất phong có điều kiện tốt nhất cho phát triển. Ông đã tạo ra xung quanh mình một hệ thống quan lại tương đương với 1 triều đình độc lập. Hơn nữa, bên cạnh có tướng Từ Đạt, cha vợ của ông, thành Bắc Bình có vị trí quan trọng và được mở rộng để làm các căn cứ quân sự chính ở phía bắc.Từ đó, ông đã thực hiện nhiều chiến dịch thành công chống lại quân Mông Cổ dọc theo biên giới. Từ Đạt bệnh nặng vào năm 1384 và được gọi trở lại Nam Kinh, ông giao lại cho con trai thứ quyền chỉ huy 30 vạn quân, kế tục lòng trung thành của ông với Yên vương Chu Đệ.

Bắc Bình được tổ chức tốt trong 19 năm Chu Đệ nắm quyền. Tuy nhiên các chiến thắng của quân Minh ở phía bắc dưới thời Hồng Vũ không phải do Chu Đệ, mà do người họ hàng bên vợ của thái tử là đại tướng Lam Ngọc chỉ huy. Lam Ngọc trong quân đội Nhà Minh chỉ đứng sau các danh tướng khai quốc như Từ Đạt, Thường Ngộ Xuân. Ông vốn được ví như Vệ Thanh nhà Hán, Lý Tĩnh nhà Đường do có công đánh dẹp người Mông Cổ, mở rộng bờ cõi nhưng do kiêu ngạo nên bị Thái Tổ ghét. Chu Đệ biết cha không thích Lam Ngọc bèn dùng kế, vu oan cho Lam Ngọc mưu phản. Thái Tổ vốn có ý giết Ngọc, sai Cẩm Y Vệ vào cuộc, bắt giữ cả nhà Lam Ngọc rồi tru di chín họ cùng 2 vạn người. Thái tử mất đi một người ủng hộ hùng mạnh, còn Chu Đệ thì không còn đối thủ trong quân đội Nhà Minh ở phía bắc. Đây cũng là tiền đề để Chu Đệ cướp ngôi sau này, khi triều đình không còn danh tướng nào so được với ông.

Năm 1392, Hoàng thái tử Chu Tiêu, đích trưởng tử của Minh Thái Tổ qua đời, là người mà Minh Thái Tổ có ý định truyền ngôi, và sau đó ý định lập người kế vị của Minh Thái Tổ trở nên thất thường, khó đoán. Ông không tin tưởng nhiều vào các con trai và với cả Chu Đệ. Mối quan hệ của Chu Đệ với cha ông vẫn được giữ vững, nên Chu Đệ chờ đợi để xem ai sẽ được chỉ định kế nhiệm. Trái với kỳ vọng, cha ông đã chọn đích tôn Chu Doãn Văn (Minh Huệ Đế).

Năm 1398, Minh Thái Tổ qua đời và đích tôn của ông là Thái tôn Chu Doãn Văn lên ngôi, tức Minh Huệ Đế. Triều đình mới có một khởi đầu tồi tệ khi Minh Huệ Đế cấm cả chú ruột Chu Đệ tham dự lễ tang của cha mình ở Nam Kinh. Khi Chu Đệ mang quan quân về kinh viếng cha, bị quân triều đình chặn lại ở Hoài An với lý do 3 vị vương tử con ông đã được tân hoàng giữ lại thủ hiếu giùm ông, bắt ông phải quay về Bắc Bình. Chu Đệ phải quay về trong nhục nhã. Ông lúc đó đã khóc nói: "Cùng là cốt nhục chí thân, sao lại làm nhục ta quá vậy?". Sau khi Chu Đệ về đến nhà thì cáo bệnh giả ốm, không lâu sau thì "phát điên" để tránh bị nghi ngờ bởi hoàng đế vì ông là phiên vương lớn mạnh nhất và để bảo đảm an toàn cho 3 người con trai.

Triều đình của Huệ Đế có những nghi ngại về sức mạnh của các người chú vì họ nắm giữ các vùng đất được phong như các vương quốc với sức mạnh quân sự lớn và nguồn lực tài chính dồi dào. Huệ Đế và các đại thần của ông đã tìm cách cải cách hệ thống đế quốc và tiêu diệt sức mạnh của hoàng tử. Nhưng điều này chắc chắn đã gặp sự kháng cự của các hoàng tử. Chu Đệ là thành viên hoàng tộc có sức ảnh hưởng lớn nhất trong các hoàng thân quốc thích, và ông cho rằng mình mới là người xứng đáng thừa kế ngôi vị hoàng đế.