พระบาทสมเด็จพระนั่งเกล้าเจ้าอยู่หัวเป็นพระราชโอรสในพระบาทสมเด็จพระพุทธเลิศหล้านภาลัยประสูติแต่สมเด็จพระศรีสุลาลัย เสด็จพระราชสมภพเมื่อวันจันทร์ที่ 31 มีนาคม พ.ศ. 2330 ณ พระราชวังเดิม ตรงกับรัชสมัยพระบาทสมเด็จพระพุทธยอดฟ้าจุฬาโลกมหาราช ในขณะที่พระองค์ประสูตินั้นพระบาทสมเด็จพระพุทธเลิศหล้านภาลัยดำรงพระอิสริยยศที่สมเด็จพระเจ้าลูกยาเธอ เจ้าฟ้ากรมหลวงอิศรสุนทร พระองค์จึงมีสกุลยศชั้นหม่อมเจ้าพระนามว่า หม่อมเจ้าชายทับ จนกระทั่ง สมเด็จพระบรมชนกนาถได้รับอุปราชาภิเษกขึ้นเป็นกรมพระราชวังบวรสถานมงคล ในปี พ.ศ. 2349 พระองค์จึงมีพระอิสริยยศเป็น พระเจ้าหลานเธอ พระองค์เจ้าชายทับ

เมื่อสมเด็จพระราชชนกได้เสด็จขึ้นครองราชย์เป็นรัชกาลที่ 2 ใน พ.ศ. 2352 พระองค์จึงได้เลื่อนฐานันดรศักดิ์ขึ้นเป็นพระองค์เจ้าชั้นเอก ออกพระนามว่า พระเจ้าลูกยาเธอ พระองค์เจ้าชายทับ จนปี พ.ศ. 2356 ได้รับพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้ทรงกรม เป็น พระเจ้าลูกยาเธอ กรมหมื่นเจษฎาบดินทร์

เมื่อกรมหมื่นเจษฎาบดินทร์เสด็จเถลิงถวัลย์ครองราชสมบัติแล้ว ทรงออกพระนามเต็มตามพระสุพรรณบัฏว่า "พระบาทสมเด็จพระบรมราชาธิราชรามาธิบดี ศรีสินทรบรมมหาจักรพรรดิราชาธิบดินทร์ ธรณินทราธิราช รัตนากาศภาสกรวงศ์ องค์ปรมาธิเบศร์ ตรีภูวเนตรวรนายก ดิลกรัตนราชชาติอาชาวไสย สมุทัยดโรมน สากลจักรวาลาธิเบนทร์ สุริเยนทราธิบดินทร์ หริหรินทราธาธิบดี ศรีสุวิบูลย คุณอถพิษฐ ฤทธิราเมศวร ธรรมิกราชาธิราช เดโชชัย พรหมเทพาดิเทพนฤบดินทร์ ภูมินทรปรมาธิเบศร โลกเชษฐวิสุทธิ มงกุฏประเทศคตา มหาพุทธางกูร บรมบพิตร พระพุทธเจ้าอยู่หัว" นับเป็น "สมเด็จพระรามาธิบดีที่ 6"

ต่อมาพระบาทสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวได้เฉลิมพระปรมาภิไธยใหม่ เป็น "พระบาทสมเด็จพระปรมาธิวรเสรฐ มหาเจษฎาบดินทร สยามินทรวิโรดม บรมธรรมิกมหาราชาธิราช บรมนารถบพิตร พระนั่งเกล้าเจ้าอยู่หัว" ออกพระนามโดยย่อว่า "พระบาทสมเด็จพระนั่งเกล้าเจ้าอยู่หัว"

ในวันที่ 11 พฤศจิกายน 2459 พระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัวมีพระบรมราชโองการให้เฉลิมพระปรมาภิไธยอย่างสังเขปว่า "พระบาทสมเด็จพระรามาธิบดีศรีสินทรมหาเจษฎาธิบดินทร์ พระนั่งเกล้าเจ้าอยู่หัว" หรือ "พระบาทสมเด็จพระรามาธิบดีที่ 3"[2]

เมื่อครั้งที่ทรงกำกับราชการกรมท่า (ในสมัยรัชกาลที่ 2) ได้ทรงแต่งสำเภาบรรทุกสินค้าออกไปค้าขายในต่างประเทศมีรายได้เพิ่มขึ้นในท้องพระคลังเป็นอันมาก พระราชบิดาทรงเรียกพระองค์ว่า "เจ้าสัว" เมื่อรัชกาลที่ 2 เสด็จสวรรคต มิได้ตรัสมอบราชสมบัติแก่ผู้ใด ขุนนางและพระราชวงศ์ต่างมีความเห็นว่าพระองค์ (ขณะทรงดำรงพระราชอิสริยยศเป็นกรมหมื่นเจษฏาบดินทร์) ขณะนั้นมีพระชนมายุ 37 พรรษา ทรงรอบรู้กิจการบ้านเมืองดี ทรงปราดเปรื่องในทางกฎหมาย การค้าและการปกครอง จึงพร้อมใจกันอัญเชิญครองราชย์เป็นรัชกาลที่ 3