Louis-Napoléon Bonaparte sinh ngày 20/04/1808, là con trai thứ ba của Louis Bonaparte (em trai của Napoléon I) với Hortense de Beauharnais (con gái riêng của bà Joséphine de Beauharnais – vợ đầu của Napoléon I). Như vậy, Napoleon III chính là cháu ruột của Napoleon I, vị hoàng đế sáng lập Đệ nhất đế chế Pháp. Vì là thành viên của gia tộc Bonaparte, ông được gọi là Hậu đế của Napoléon I; lúc rửa tội vợ chồng Hoàng đế đảm nhận là giáo phụ và giáo mẫu (cũng là bà ngoại ruột) của ông.

Năm 1815, Napoléon I lên ngôi vua lần thứ hai ở Paris, mở đầu "Triều đại 100 ngày". Một hôm, Louis-Napoléon theo mẹ đến cung điện Tuileries để gặp người bác ruột. Hoàng đế đã bế ông đến trước cửa sổ để ngắm quân đội duyệt binh trên quảng trường Carrosel. Sau trận Waterloo năm 1815, gia đình Bonaparte bị lưu đày, ông theo mẹ sống lưu vong ở nước ngoài. Vào tháng 7-1817, phu nhân Hortense mua điền trang và biệt thự ở Alongnabegger (nay thuộc bang Thurgovie, Thụy Sĩ). Tại đây, ông học trung học và dự bị đại học.

Đầu năm 1831, ông tham gia cuộc khởi nghĩa của nhân dân ở miền Trung Italia chống lại Giáo hoàng và quân đội đế quốc Áo đồn trú tại đây. Sau khi thất bại, ông và mẹ sang Anh tị nạn. Ngày 5-5-1831, Paris tổ chức long trọng lễ tưởng niệm 10 năm tạ thế của Hoàng đế Napoléon I, giúp ông có lòng tin sẽ khôi phục đế chế mà bác ông đã cất công gây dựng.

Tháng 4-1832, ông nhập quốc tịch Thụy Sĩ. Tháng 7 năm đó, con của Napoléon I là Napoléon II đột ngột qua đời ở tuổi 22. Từ đó, ông tự nhận là người thừa kế hợp pháp đế nghiệp của ông bác.