Luigi nacque il 1º novembre 1661 al Castello di Fontainebleau, figlio primogenito di Luigi XIV di Francia e di Maria Teresa d’Austria (che erano cugini di primo grado l’uno dell’altra). Come Fils de France (“Figlio di Francia”) aveva diritto allo stile di Altezza Reale. Fu battezzato il 24 marzo 1662 nella cappella del castello di Saint-Germain-en-Laye e gli fu dato il nome paterno di Luigi. Alla cerimonia, il cardinale di Vendôme e la principessa di Conti fecero da procuratori per i padrini, papa Clemente IX e la regina Henrietta Maria d’Inghilterra. Quest’ultima era la prozia di Luigi. Fu per questa occasione che Jean-Baptiste Lully compose il mottetto Plaude Laetare Gallia’
Era inizialmente sotto la cura di governanti reali, tra cui Julie d’Angennes e Louise de Prie de La Mothe-Houdancourt. Quando Luigi raggiunse l’età di sette anni, fu rimosso dalle cure delle donne e posto nella società degli uomini. Ricevette Charles de Sainte-Maure, duc de Montausier, come suo governatore e fu istruito da Jacques Bénigne Bossuet, vescovo di Meaux, il grande predicatore e oratore francese, senza risultati positivi:
Luis XIV nutriva segretamente la stessa sospettosa gelosia nei confronti del Gran Delfino che Luigi XIII aveva un tempo mostrato verso se stesso. Nessun principe avrebbe potuto essere meno meritevole di tali sentimenti. Monseigneur, come era ormai conosciuto l’erede al trono, aveva ereditato la docilità e la scarsa intelligenza della madre. Per tutta la sua vita rimase pietrificato dall’ammirazione del suo formidabile padre e rimase in soggezione nei suoi confronti anche mentre gli venivano riversate generose prove di “affetto”. Il modo migliore per Monseigneur di fare un torto a qualcuno era quello di raccomandarlo al favore reale. Lo sapeva, e non lo nascondeva ai suoi rari supplicanti.
Luigi XIV fece in modo che l’educazione di suo figlio fosse l’opposto della sua. Invece di una madre devota e di un tutore affettuoso e simpatico, il Delfino ebbe il repellente e misantropo Duca di Montausier, che applicò spietatamente gli stessi metodi che avevano tanto turbato Luigi XIII. Bossuet travolse il suo allievo ritardatario con lezioni così splendide che il Delfino sviluppò un orrore duraturo per i libri, l’apprendimento e la storia. All’età di diciotto anni, Monseigneur non aveva assimilato quasi nessuna delle conoscenze accumulate a così poco scopo, e l’apatia della sua mente era seconda solo a quella dei suoi sensi.
Si diceva che quando Luigi era adulto, poteva passare una giornata intera semplicemente battendo il suo bastone contro il piede in poltrona. Ciononostante, la sua generosità, la sua affabilità e la sua liberalità gli diedero una grande popolarità a Parigi e presso il popolo francese in generale. Louis era uno dei sei figli legittimi dei suoi genitori. Gli altri morirono tutti nella prima infanzia; il secondo più longevo, Maria Teresa di Francia, morì all’età di cinque anni quando Luigi ne aveva 11.
Anche Luigi XIV aveva una bassa opinione di suo figlio:
indolente, fatuo e ottuso, solo la grazia salvifica della sua morale borghese gli impedì di oltraggiare le persone pie intorno a lui. Come suo padre gli piaceva la caccia, ma era l’unico modo in cui questo figlio deludente assomigliava a suo padre.
Vivendo soprattutto a considerazioni politiche, il re considerò varie figlie reali europee come possibili mogli per il suo erede, come Anna Maria Luisa de’ Medici, la cugina di Luigi stesso Maria Luisa d’Orléans, figlia di Filippo, duca d’Orléans, e la principessa Henrietta d’Inghilterra. Secondo vari rapporti, Maria Luisa e Luigi erano innamorati, essendo cresciuti insieme. Tuttavia, Luigi XIV decise di usare Maria Luisa per creare un legame con la Spagna e la costrinse a sposare l’invalido Carlo II di Spagna, il prozio del Delfino stesso.
Luigi fu fidanzato con la sua seconda cugina, Maria Anna Vittoria di Baviera, quando aveva sette anni. Lei aveva un anno in più di Luigi e, al suo arrivo alla corte francese, fu descritta come molto poco attraente. Tuttavia, era una principessa molto colta, e fece inizialmente una buona impressione al suo arrivo in quanto era in grado di parlare correntemente il francese.
Si sposarono per procura a Monaco il 28 gennaio 1680; la coppia si incontrò per la prima volta il 7 marzo 1680 a Châlons-sur-Marne.