Louis werd op 1 november 1661 geboren in het kasteel van Fontainebleau als oudste zoon van Lodewijk XIV van Frankrijk en Maria Theresia van Oostenrijk (die twee eersteklas neven van elkaar waren). Als Fils de France (“Zoon van Frankrijk”) had hij recht op de titel van Koninklijke Hoogheid. Hij werd op 24 maart 1662 gedoopt in de kapel van het kasteel van Saint-Germain-en-Laye en kreeg de naam van zijn vader, Louis. Bij deze plechtigheid traden de kardinaal van Vendôme en de prinses van Conti op als gevolmachtigden van de peetouders, paus Clemens IX en koningin Henrietta Maria van Engeland. Deze laatste was de oudtante van Lodewijk. Het was voor deze gelegenheid dat Jean-Baptiste Lully het motet Plaude Laetare Gallia’
Hij stond aanvankelijk onder de hoede van koninklijke gouvernantes, waaronder Julie d’Angennes en Louise de Prie de La Mothe-Houdancourt. Toen Lodewijk zeven jaar oud was, werd hij aan de zorg van de vrouwen onttrokken en in de gemeenschap van mannen geplaatst. Hij kreeg Charles de Sainte-Maure, hertog van Montausier, als zijn gouverneur en kreeg les van Jacques Bénigne Bossuet, bisschop van Meaux, de grote Franse prediker en redenaar, zonder positief resultaat:
Louis XIV koesterde heimelijk dezelfde achterdochtige jaloezie jegens de Groothertog die Lodewijk XIII ooit jegens zichzelf had getoond. Geen prins had zulke gevoelens minder verdiend. Monseigneur, zoals de troonopvolger nu genoemd werd, had de volgzaamheid en de lage intelligentie van zijn moeder geërfd. Zijn leven lang bleef hij verstijfd van bewondering voor zijn geduchte vader en stond in angst voor hem, zelfs wanneer kwistige bewijzen van “genegenheid” over hem werden uitgestort. De beste manier voor Monseigneur om iemand te kwetsen was hem in de koninklijke gunst te brengen. Hij wist het, en verborg het niet voor zijn zeldzame verzoekers.
Louis XIV zag erop toe dat de opvoeding van zijn zoon het tegendeel was van de zijne. In plaats van een toegewijde moeder en een hartelijke en sympathieke opvoeder, kreeg de kroonprins de weerzinwekkende en misantropische Duc de Montausier, die meedogenloos dezelfde methoden toepaste die Lodewijk XIII zo in de war hadden gebracht. Bossuet overstelpte zijn achterlijke leerling met zulke prachtige lessen dat de kroonprins een blijvende afkeer ontwikkelde van boeken, leren en geschiedenis. Op achttienjarige leeftijd had Monseigneur bijna niets van de tot dan toe vergaarde kennis geassimileerd, en de apathie van zijn geest was slechts een tweede na die van zijn zintuigen.
Er werd gezegd dat toen Lodewijk volwassen was, hij een hele dag kon doorbrengen met het tikken van zijn wandelstok tegen zijn voet in een leunstoel. Niettemin maakten zijn edelmoedigheid, welwillendheid en vrijgevigheid hem zeer geliefd in Parijs en bij het Franse volk in het algemeen. Louis was een van de zes wettige kinderen van zijn ouders. De anderen stierven allen op jonge leeftijd; de op één na langstlevende, Marie Thérèse van Frankrijk, stierf op vijfjarige leeftijd toen Lodewijk 11 jaar oud was.
Ook Lodewijk XIV had een lage dunk van zijn zoon:
vadsig, dikbuikig en saai, alleen de reddende genade van zijn burgerlijke moraal weerhield hem ervan de vrome mensen om hem heen te beledigen. Net als zijn vader genoot hij van de jacht, maar dat was zo ongeveer het enige waarin deze teleurstellende zoon op zijn vader leek.
Op grond van vooral politieke overwegingen overwoog de koning verschillende Europese koningsdochters als mogelijke echtgenotes voor zijn erfgenaam, zoals Anna Maria Luisa de’ Medici, Louis’ eigen nicht Marie Louise d’Orléans, dochter van Philippe, hertog van Orléans, en prinses Henrietta van Engeland. Volgens verschillende berichten waren Marie Louise en Lodewijk verliefd op elkaar, omdat zij met elkaar waren opgegroeid. Lodewijk XIV besloot echter Marie Louise te gebruiken om een band met Spanje te smeden en dwong haar te trouwen met de invalide Karel II van Spanje, de halfoom van de kroonprins zelf.
Louis verloofde zich met zijn achternicht, Maria Anna Victoria van Beieren, toen hij zeven jaar oud was. Zij was een jaar ouder dan Louis en werd bij haar aankomst aan het Franse hof beschreven als zeer onaantrekkelijk. Niettemin was zij een zeer beschaafde prinses, die bij haar aankomst aanvankelijk een goede indruk maakte omdat zij vloeiend Frans sprak.
Ze trouwden bij volmacht in München op 28 januari 1680; het paar ontmoette elkaar voor het eerst op 7 maart 1680 in Châlons-sur-Marne.