สมเด็จพระสรรเพชญ์ มีพระนามเดิมว่าเจ้าฟ้าเพชร เป็นพระราชโอรสพระองค์ใหญ่ในสมเด็จพระสรรเพชญ์ที่ 8 กับพระอัครมเหสีพระนามว่าสมเด็จพระพันวษา[5] มีพระอนุชาและพระกนิษฐาร่วมพระมารดา 2 พระองค์ คือ เจ้าฟ้าพรและเจ้าฟ้าหญิงไม่ทราบพระนาม

เมื่อพระราชบิดาสวรรคตในปี พ.ศ. 2251 จึงขึ้นครองราชย์ เฉลิมพระนามว่าพระเจ้าภูมินทราชา แต่จารึกชะลอพระพุทธไสยาสน์วัดป่าโมกข์ออกพระนามว่า พระบาทพระศรีสรรเพชญสมเด็จเอกาทศรุทอิศวรบรมนารถบรมบพิตรพระพุทธเจ้าอยู่หัว[6] แต่ประชาชนมักออกพระนามว่าพระเจ้าอยู่หัวท้ายสระ ต่อมาทรงสถาปนาพระบัณฑูรน้อย เจ้าฟ้าพร พระราชอนุชาเป็นกรมพระราชวังบวรสถานมงคล