Nguyễn Quang Toản còn có tên gọi khác là Trát, mẫu thân là bà Phạm Thị Liên, Chánh cung Hoàng hậu của vua Quang Trung. Bà Phạm Thị Liên là em gái khác cha cùng mẹ với Thượng thư Bộ Hình Bùi Văn Nhựt và Thái sư Bùi Đắc Tuyên. Bà có với Quang Trung 3 trai, 2 gái, trong đó Quang Toản là Hoàng đích trưởng tử[2]. Trên ông có một người anh trai tên là Quang Thuỳ. Trước kia vua Quang Trung sai một người tên là Phạm Văn Trị đóng giả mình đến chầu vua Càn Long nhà Thanh. Vua Thanh khi đó tưởng Quang Thùy là con trưởng, bèn phong cho làm Thế tử, sau biết Thùy là con vợ thứ, mới đổi phong cho Toản, và ban cho Toản một cái ngọc đái bằng ngọc, hà đai bằng gấm[3].

Tháng 7 năm 1792, Nguyễn Huệ chết, di mệnh cho bọn Trần Văn Kỷ và Trần Quang Diệu phò tá Thế tử, và thiên đô sang Nghệ An (Phượng Hoàng Trung Đô). Khi đó Quang Toản mới 10 tuổi lên ngôi, lấy niên hiệu là Cảnh Thịnh, sai Ngô Thì Nhậm sang nước Tàu báo tang, cầu phong. Ngô Thì Nhậm chưa ra khỏi cửa quan thì vua Thanh đã biết chuyện trước, sai sứ giả ở Quảng Tây là Thành Lâm đến bắc thành phong cho Quang Toản làm An Nam quốc vương, Quang Toản bèn sai người khác đóng giả mình để tiếp nhận[3].