Louis wurde am 1. November 1661 im Schloss von Fontainebleau als ältester Sohn von Ludwig XIV. von Frankreich und Maria Theresia von Österreich (die beide Cousins ersten Grades waren) geboren. Als Fils de France („Sohn Frankreichs“) hatte er Anspruch auf den Titel „Königliche Hoheit“. Er wurde am 24. März 1662 in der Kapelle des Château de Saint-Germain-en-Laye getauft und erhielt den Namen seines Vaters, Louis. Bei der Zeremonie vertraten der Kardinal de Vendôme und die Prinzessin von Conti die Taufpaten, Papst Clemens IX. und Königin Henrietta Maria von England. Letztere war die Großtante von Ludwig. Zu diesem Anlass komponierte Jean-Baptiste Lully die Motette „Plaude Laetare Gallia“
Er stand zunächst unter der Obhut von königlichen Gouvernanten, darunter Julie d’Angennes und Louise de Prie de La Mothe-Houdancourt. Als Louis das siebte Lebensjahr erreichte, wurde er aus der Obhut der Frauen genommen und in die Gesellschaft von Männern gegeben. Er erhielt Charles de Sainte-Maure, duc de Montausier, als seinen Gouverneur und wurde von Jacques Bénigne Bossuet, dem Bischof von Meaux, dem großen französischen Prediger und Redner, unterrichtet, ohne positives Ergebnis:
Louis XIV. hegte insgeheim dieselbe verdächtige Eifersucht auf den Grand Dauphin, die Ludwig XIII. einst auf sich selbst gerichtet hatte. Kein Fürst hätte solche Gefühle weniger verdient gehabt. Monseigneur, wie der Thronfolger nun genannt wurde, hatte die Gelehrigkeit und geringe Intelligenz seiner Mutter geerbt. Sein ganzes Leben lang blieb er wie versteinert vor Bewunderung für seinen formidablen Vater und stand in Angst vor ihm, selbst wenn er mit üppigen Beweisen der „Zuneigung“ überschüttet wurde. Der beste Weg für Monseigneur, jemandem eine Verletzung zuzufügen, war, ihn der königlichen Gunst zu empfehlen. Er wusste es und verheimlichte es seinen seltenen Bittstellern nicht.
Louis XIV. sorgte dafür, dass die Erziehung seines Sohnes genau das Gegenteil von seiner eigenen war. Statt einer hingebungsvollen Mutter und eines liebevollen und sympathischen Erziehers hatte der Dauphin den abstoßenden und menschenfeindlichen Duc de Montausier, der rücksichtslos dieselben Methoden anwandte, die schon Ludwig XIII. so verstört hatten. Sie vernichteten seinen Enkel.
Bossuet überhäufte seinen zurückgebliebenen Schüler mit so prächtigen Lektionen, dass der Dauphin einen dauerhaften Horror vor Büchern, Lernen und Geschichte entwickelte. Im Alter von achtzehn Jahren hatte Monseigneur so gut wie nichts von dem Wissen aufgenommen, das er so nutzlos angehäuft hatte, und die Apathie seines Verstandes stand der seiner Sinne in nichts nach.
Es hieß, dass Ludwig als Erwachsener einen ganzen Tag damit verbringen konnte, in einem Sessel einfach nur mit seinem Stock gegen seinen Fuß zu klopfen. Nichtsdestotrotz verschafften ihm seine Großzügigkeit, Freundlichkeit und Liberalität große Beliebtheit in Paris und beim französischen Volk im Allgemeinen. Louis war eines von sechs legitimen Kindern seiner Eltern. Die anderen starben alle in früher Kindheit; das zweitälteste, Marie Thérèse von Frankreich, starb im Alter von fünf Jahren, als Ludwig elf Jahre alt war.
Auch Ludwig XIV. hatte eine niedrige Meinung von seinem Sohn:
träge, tölpelhaft und stumpfsinnig, nur die rettende Gnade seiner bürgerlichen Moral bewahrte ihn davor, das fromme Volk um ihn herum zu empören. Wie sein Vater genoss er die Jagd, aber das war so ziemlich das Einzige, in dem dieser enttäuschende Sohn seinem Vater ähnelte.
Vor allem aus politischen Erwägungen zog der König verschiedene europäische Königstöchter als mögliche Ehefrauen für seinen Erben in Betracht, wie Anna Maria Luisa de‘ Medici, Louis‘ eigene Cousine Marie Louise d’Orléans, Tochter von Philippe, Herzog von Orléans, und Prinzessin Henrietta von England. Nach verschiedenen Berichten waren Marie Louise und Ludwig ineinander verliebt, da sie miteinander aufgewachsen waren. Ludwig XIV. beschloss jedoch, Marie Louise zu benutzen, um eine Verbindung mit Spanien herzustellen und zwang sie, den invaliden Karl II. von Spanien, den eigenen Halbonkel des Dauphins, zu heiraten.
Louis war mit seiner Cousine zweiten Grades, Maria Anna Victoria von Bayern, verlobt, als er sieben war. Sie war ein Jahr älter als Louis und wurde, als sie am französischen Hof ankam, als sehr unattraktiv beschrieben. Nichtsdestotrotz war sie eine sehr kultivierte Prinzessin und machte bei ihrer Ankunft zunächst einen guten Eindruck, da sie fließend Französisch sprechen konnte.
Am 28. Januar 1680 wurde in München standesamtlich geheiratet; das Paar traf sich zum ersten Mal am 7. März 1680 in Châlons-sur-Marne.