Đường Trung Tông có tên thật là Lý Hiển (李顯), chào đời vào ngày 5 tháng 11, năm Hiển Khánh thứ 1 (Bính Thìn), (tức 26 tháng 11 năm 656), ở thành Trường An. Ông là người con trai thứ 7 của Đường Cao Tông, mẹ là Tắc Thiên Thuận Thánh hoàng hậu[10]. Năm 657, ông được Cao Tông phong tước vị Chu vương (周王), nhậm chức Lạc châu mục[11]. Khi đó người anh thứ năm của ông là Lý Hoằng còn ở ngôi Hoàng thái tử.

Năm 674, trong một buổi yến tiệc cung đình, Đường Cao Tông cho Lý Hiển cùng người anh là Lý Hiền chỉ huy hai đội nhạc tả, hữu cùng nhau so tài. Tuy nhiên về sau xét thấy việc này có thể dẫn đến sự tranh giành giữa hai anh em, Cao Tông bèn thôi.[12]

Khi đến tuổi trưởng thành, Lý Hiển kết hôn với Triệu thị, nguyên quán ở Kinh Triệu. Bà này vốn là con gái của Thường Lạc công chúa, con gái của Đường Cao Tổ, so với Lý Hiển thì là biểu cô. Đường Cao Tông rất tán thành cuộc hôn nhân này, song Võ hoàng hậu không ưa Triệu thị. Năm 675, Triệu thị do đắc tội với Võ hậu, bị bà ta giam lỏng trong Nội thị tỉnh, chỉ được đưa rau, thịt sống cho tự nấu ăn. Không lâu sau, Triệu thị chết đói, cha bà là Triệu Côi cùng Thường Lạc công chúa bị đày ra đến Hoạt Châu[13][14].

Năm 676, khi quân Thổ Phiên tiến công vào biên giới nhà Đường, Cao Tông phong cho Lý Hiển làm tướng chỉ huy quân đội chống Thổ Phiên, nhưng thực tế quyền cầm quân nằm trong tay hai tướng Lưu Thẩm Lễ và Khế Bật Hà Lực.

Năm 677, Đường Cao Tông đổi phong Lý Hiển từ Chu vương thành Anh vương (英王), đổi tên của Lý Hiển thành Lý Triết (武顯). Đồng thời, ông cũng được bổ làm Ung châu mục[15]. Năm 680, Hoàng thái tử Lý Hiền bị phế truất, Anh vương Lý Triết được lập làm Hoàng thái tử, lại đổi tên thành Hiển như cũ[16][17].

Năm 681, Đường Cao Tông có bệnh, tạm giao triều chính cho Hoàng thái tử Lý Hiển trông coi, tuy nhiên không lâu sau, Cao Tông khỏi bệnh và lại có thể lâm triều. Cùng năm, Hoàng thái tử kết hôn với Vi thị. Nhờ đó, cha Vi thị là Tham quân Phổ châu Vi Huyền Trinh được phong làm Thứ sử Dự Châu.

Đầu năm 682, Vi thị hạ sinh hoàng tôn Lý Trọng Nhuận. Cao Tông vui mừng, lập tức phong Trọng Nhuận làm Hoàng thái tôn. Cuối năm đó, do nạn đói ở Quan Trung, Đường Cao Tông rời Trường An, xuất tuần Lạc Dương, để Lý Hiển ở lại trấn thủ Trường An.