Đinh Phế Đế tên húy là Đinh Toàn (丁璿) hoặc Đinh Tuệ (丁穗), sinh năm Giáp Tuất (974). Ông là con trai thứ của Đinh Bộ Lĩnh (Đinh Tiên Hoàng) và Hoàng hậu Dương Vân Nga. Đinh Bộ Lĩnh có ba con trai: Đinh Liễn, Ðinh Toàn và Đinh Hạng Lang. Vì Đinh Bộ Lĩnh lập Hạng Lang làm Thái tử nên con cả là Nam Việt Vương Đinh Liễn tức giận đã sai người giết chết Hạng Lang. Năm 979, Đinh Bộ Lĩnh và Đinh Liễn bị một viên quan là Đỗ Thích giết hại,[1] Đinh Toàn lên ngôi.

Đinh Toàn lên ngôi khi mới 6 tuổi. Thập đạo tướng quân Lê Hoàn làm nhiếp chính. Đinh Điền và Nguyễn Bặc thấy quyền lực tập trung vào Lê Hoàn, lại nghi rằng Lê Hoàn tư thông với Thái hậu Dương Vân Nga, nên cử binh đến đánh nhưng bị Lê Hoàn dẹp tan. Phò mã nhà Đinh là Ngô Nhật Khánh bỏ trốn vào nam, cùng vua Chăm Pa với hơn nghìn chiến thuyền định đến đánh kinh đô Hoa Lư nhưng bị bão dìm chết.

Năm 980, vua Bắc Tống là Tống Thái Tông bên Trung Quốc nghe tin Đinh Tiên Hoàng mất, cử binh sang đánh Đại Cồ Việt. Thái hậu Dương Vân Nga cùng triều đình tôn Lê Hoàn lên làm vua, lập nên nhà Tiền Lê. Với hai trận đánh lớn Bạch Đằng và Chi Lăng, Lê Hoàn đánh bại quân Tống.