Tần Thủy Hoàng tên thật là Doanh Chính, là con trai của Doanh Dị Nhân (còn có tên khác là Doanh Tử Sở), tức Tần Trang Tương vương.[9][10] Mẹ của Doanh Chính là Triệu Cơ, mỹ nữ nước Triệu, đàn hay múa giỏi, vốn là người thiếp của Lã Bất Vi, một thương nhân giàu có. Doanh Chính sinh năm 259 TCN ở kinh đô Hàm Đan của nước Triệu (趙). Sử ký Tư Mã Thiên ghi chép về song thân và nơi sinh của Doanh Chính,[11] nhưng cũng chép giả thuyết Doanh Chính là con đẻ của Lã Bất Vi.[12]

Năm 265 TCN, vua Tần là Chiêu Tương vương lập con trai thứ là An Quốc quân Doanh Trụ làm Thái tử. Dị Nhân là con trai giữa của Thái tử với người vợ thứ là Hạ Cơ. Hạ Cơ không được An Quốc quân yêu mến, nên Dị Nhân phải đi làm con tin của Tần ở nước Triệu để đảm bảo hai nước không động binh đao.[12][13] Tần nhiều lần đánh Triệu, chôn sống bốn mươi vạn quân Triệu ở trận Trường Bình, nên nước Triệu bạc đãi Dị Nhân. Đại phú thương Lã Bất Vi ở Triệu thấy vậy đã kết giao và chu cấp cho Dị Nhân, mưu giúp Dị Nhân làm thái tử nước Tần để mình có thể nhờ Dị Nhân được thành danh. Đồng thời, Lã Bất Vi đã dâng Triệu Cơ cho Dị Nhân,[13] lại giúp Dị Nhân về Tần làm Thái tử rồi đưa ông lên ngôi vua.

Giả thuyết cho rằng Doanh Chính không phải là con ruột của Dị Nhân, mà là con ruột của Lã Bất Vi, được tin tưởng rộng rãi trong suốt lịch sử Trung Quốc, đã góp thêm cái nhìn tiêu cực về Tần Thủy Hoàng.[14] Giả thuyết này cho rằng, khi Triệu Cơ được dâng cho Dị Nhân, bà đã có bầu với Lã Bất Vi.[12][15][16] Tuy nhiên, nhiều học giả nghi ngờ về giả thuyết này, do dựa vào thời gian mang thai của Triệu Cơ. Như Vương Tiễn cầm quân đánh dẹp Phàn Ô Kỳ đã nói: "Thái hậu có mang mười tháng mới sinh, vậy nay tức là con tiên vương đẻ ra..." Ngay trong thời đó, những người theo thuyết gán Lã Bất Vi là cha ruột của Doanh Chính cũng không thể lý giải một cách khoa học vì sao Triệu Cơ lại mang thai Doanh Chính tới 12 tháng mà lập luận theo cách "thiên mệnh" rằng: "Có thể tại lòng trời muốn sinh ra một vị chân mạng thiên tử nên mới để người mẹ hoài thai lâu như vậy..." Các nhà sử học lý giải rằng: Thực tế, Doanh Chính vẫn chỉ nằm trong bụng mẹ 10 tháng như những đứa trẻ khác kể từ khi Triệu Cơ về với Dị Nhân. Do cộng thêm thời gian Triệu Cơ ở với Bất Vi, thời gian mới là 12 tháng. Ngoài ra, giả thuyết này cũng được cho là sản phẩm của sĩ phu các nước chư hầu Sơn Đông bị Tần Thủy Hoàng tiêu diệt. Họ căm giận Tần đã đoạt nước của mình, nên nhân việc mẹ vua Tần từng là thiếp của Bất Vi đã đặt ra chuyện này nhằm hạ thấp Tần.[17]

Các giáo sư John Knoblock và Jeffrey Riegel khi biên dịch Lã thị Xuân Thu bình rằng chuyện Doanh Chính con của Lã Bất Vi "rõ ràng là sai, nhằm mục đích phỉ báng Bất Vi và xúc phạm Thuỷ Hoàng đế".[18] Việc cho rằng Lã Bất Vi - một thương nhân - là cha đẻ của Tần Thủy Hoàng là một sự phỉ báng sâu sắc, vì xã hội Nho giáo sau này coi thương nhân là tầng lớp thấp nhất trong xã hội.[19]