Trần Thái Tông nguyên tên thật là Trần Bồ (陳蒲) sau đổi thành Trần Cảnh (陳煚), các sách sử Trung Quốc gọi là Trần Nhật Cảnh (陳日煚) hoặc Trần Quang Bính (陳光昺)[a], quê ở hương Tức Mặc (nay là phường Lộc Vượng, thành phố Nam Định).[7] Ông sinh ngày 16 tháng 6 năm Mậu Dần, niên hiệu Kiến Gia thứ 8 thời Lý Huệ Tông (tức ngày 9 tháng 7 năm 1218), là con trai thứ hai của quan Nội thị phán thủ[8] Trần Thừa, mẹ ông là Thuận Từ Hoàng hậu Lê thị.

Sách Đại Việt Sử ký Toàn thư, do sử quan Ngô Sĩ Liên biên soạn năm 1479 đời Lê Thánh Tông, mô tả ông có ngoại hình "mũi cao, mặt rộng, giống như Hán Cao Tổ".[7] Khi Trần Cảnh sinh ra, Trần Thừa cùng em là Thái úy Trần Tự Khánh đã nắm quyền thao túng triều đình Nhà Lý. Do sinh ra vị trí thứ hai, nên ông còn được gọi là Trần Nhị Lang (陳二郎)[9].