Tư Mã Thiệu sinh năm 299, là con trai cả của Tư Mã Duệ và người tì thiếp có địa vị thấp kém là Tuân phu nhân, năm 300 bà sinh được một người con trai khác là Tư Mã Bầu (司馬裒). Vợ của Tư Mã Duệ, Ngu Mạnh Mẫu (虞孟母) không có con cái, đã rất ghen tị với Tuân phu nhân và hành hạ bà rất nhiều. Tuân phu nhận không thể chịu đựng nổi, đã kêu nài và bị đẩy ra khỏi gia đình. Tư Mã Thiệu do vậy lớn lên bên cạnh Ngu Mạnh Mẫu, và dường như ông đã có một mối quan hệ thân thiết với bà. Khi còn thơ ấu, ông được coi là người thông minh và nhanh trí, mặc dù vậy, cuối cùng em trai ông là Tư Mã Bầu đã ngày càng được cha sủng ái. Một số nguồn cho rằng mẹ của Tấn Minh Đế, Tuân phu nhân là người Tiên Ti.[1]

Trong khi Tư Mã Duệ trở thành Tả thừa tướng dưới quyền Tấn Mẫn Đế, một Tư Mã Thiệu còn ở độ tuổi thiếu niên đã được giao phụ trách bảo vệ Quảng Lăng. Tư Mã Duệ xưng Tấn vương sau khi Mẫn Đế bị quân Hán Triệu bắt giữa vào năm 316, ông ban đầu muốn đưa Tư Mã Bầu làm thái tử, nhưng sau khi Vương Đạo (王導) chỉ ra rằng theo truyền thống thì con trai cả nên là người kế vị, Tư Mã Thiệu đã được lập làm thái tử. Tư Mã Thiệu vẫn có địa vị này sau khi cha của ông xưng đế (Nguyên Đế) vào năm 318, sau khi Hán Triệu sát hại Mẫn Đế.