Đường Tuyên Tông bổn danh Lý Di (李怡), là hoàng tử thứ 13 trong số 20 người con trai của Đường Hiến Tông Lý Thuần. Mẹ của ông là Trịnh thị, vốn là vợ lẽ của Tiết độ sứ Lý Kĩ, người bị triều Đường đánh bại và giết chết năm 807. Sau thất bại của Lý Kĩ, cả gia quyến bị bắt sung vào cung làm nô tì, trong đó Trịnh thị được bố trí phục vụ cho Quách Quý phi - chính thất của Hiến Tông[4], sau đó tình cờ bà được gặp Hiến Tông rồi được sủng hạnh. Ngày 27 tháng 7 năm 810 (nhằm ngày 22 tháng 6 năm Nguyên Hòa thứ 5), Trịnh thị hạ sinh hoàng tử Lý Di ở điện Đại Minh[5]

Năm Trường Khánh nguyên niên thời hoàng huynh Đường Mục Tông Lý Hằng, có chiếu phong vương cho các hoàng tử và hoàng đệ, trong đó Lý Di được phong tước vị Quang vương (光王)[6]. Lý Di trong những năm thiếu thời thường tỏ ra nhút nhát và ít nói, người trong cung cho là kém thông minh. Năm được hơn 10 tuổi thì bị bệnh nặng, nguy đến tính mạng, bỗng thấy có hào quang chiếu khắp người, sau đó thì khỏi. Ông thường đối xử với mọi người như là thần liêu của mình, ai cũng cho ông là người có bệnh tâm thần. Mục Tông biết được chuyện, bảo:"Người này là anh vật của nhà ta, không phải là tâm thần bất ổn đâu".

Rồi ban cho ngọc như ý, ngự mã và vàng bạc. Thường mộng thấy rồng bay lên trời, có lúc đem chuyện này nói với mẹ Trịnh thị. Bà bảo:"Những điều này tuyệt đối không được cho người khác hay, nếu không sẽ mang họa".[5]

Trải qua các thời Đường Kính Tông và Đường Văn Tông, triều đình đa sự, Quang vương cố gắng trốn tránh không tham gia vào việc gì, và cũng nói rất hạn chế. Văn Tông thường đến nơi ở của ông tại Thập lục trạch, tìm cách dụ ông nói chuyện, xem như đó là trò vui, Văn Tông cũng gọi ông là Quang thúc. Sau khi Đường Vũ Tông, một người vô lễ và không biết tôn ti lên ngôi, càng tỏ ra xem thường và thiếu tôn trọng đối với Quang vương[2].

Cuối năm 845, Đường Vũ Tông lâm bệnh nặng và sang năm 846 thì không còn có thể nói được nữa. Bấy giờ, hoạn quan khuynh đảo triều đình, muốn nhân lúc này mà lập người ngu dốt lên ngôi để dễ bề thao túng, cuối cùng quyết định chọn Lý Di. Ngày 19 tháng 4 (Tân Dậu tháng 2 ÂL), hoạn quan giả chiếu chỉ của Vũ Tông, viết:"Hoàng tử nhỏ tuổi, chưa đủ hiền đức để trị quốc. Quang vương Di có thể lập làm Hoàng thái thúc, đổi tên là Thầm, đảm đương quân quốc chánh sự".[2]

Thái thúc được đón từ Thập lục trạch vào cung, đổi tên là Lý Thầm (李忱). Khi được bách quan tiếp kiến, thì như trở thành con người khác, tỏ ra thông minh nhân trí hơn người, quyết đoán chính vụ nhanh gọn, người người nể phục. Ngày 22 tháng 4 (Giáp Tí), Vũ Tông băng hà. Lấy tể tướng Lý Đức Dụ nhiếp trùng tể. Ngày 25 tháng 4 (Đinh Mão), Thái thúc tức vị, sử xưng là Đường Tuyên Tông.