محمدرضا پهلوی در چهارم آبانماه در بیمارستان احمدیه تهران چشم به جهان گشود. مادرش، تاجالملوک، همسر دوم رضاخان بود و دوران کودکی او با زندگی در خانهای کوچک و اجارهای در کوچه نانروغنیها در خیابان جلیلآباد سابق آغاز شد. کمی پس از آن، خانواده به خانهای بزرگتر در خیابان حسنآباد منتقل شدند. با انتصاب رضاخان به فرماندهی یک فوج و خرید زمینی وسیع در چهارراه امیریه، بنایی در آنجا ساخته شد. در شانزدهمین ماه تولد محمدرضا، رضاخان طی کودتایی ابتدا به سمت وزیر جنگ و سپس رئیسالوزراء منصوب شد. محمدرضا تا شش سالگی تحت مراقبت و تربیت مادر خود قرار داشت و در آذرماه ۱۳۰۴ با خلع سلسله قاجار و تشکیل مجلس مؤسسان، رضاخان در چهارم اردیبهشت ۱۳۰۵ تاجگذاری کرد و محمدرضا در همان سن به ولیعهدی ایران منصوب شد.
آغاز تحصیلات محمدرضا پهلوی در شش سالگی بود، زمانی که وارد دبستان نظام شد. این مدرسه به دستور رضاشاه در مجموعه قصر سعدآباد و بر روی تپههای شمال شهر که آن زمان غیرمسکونی بود، بنا شد و هدف آن تعلیم ولیعهد در محیطی نظامی و منضبط بود. آموزشهای ارائهشده در دبستان نظام اگرچه دشوار و طاقتفرسا بود، اما توان جسمی و روحی محمدرضا را تقویت میکرد. او در کنار تحصیل به فراگیری مهارتهایی چون سوارکاری، ژیمناستیک و بوکس نیز پرداخت.
محمدرضا که از محبت مادری محروم بود، با دوستان مدرسهای خویش روابط نزدیک برقرار کرد که اغلب فرزندان افسران ارتش و مقامات بلندپایه دولتی بودند. در خاطرات او، فردوست بهعنوان صمیمیترین دوست دوران کودکی و نوجوانیاش معرفی شده است. از هشت سالگی، او وارد کلاسهای ویژه ولیعهد در مدرسه نظام شد و علیرغم اینکه پدرش از مقامات پایینرتبه ارتش بود، به دلیل شایستگی و استعداد در تحصیل، توانست جایگاه ویژهای در مدرسه بیابد. در پایان سال اول تحصیلی، محمدرضا در امتحانات شاگرد اول شد، در حالی که بهعنوان ولیعهد از ردهبندی عادی دانشآموزان مستثنی گردیده بود.