สมเด็จพระอาทิตยวงศ์ มีพระนามเดิมว่าพระอาทิตยวงศ์ เป็นพระราชโอรสพระองค์ที่ 3 ในสมเด็จพระเจ้าทรงธรรม มีพระเชษฐา 2 พระองค์ คือ สมเด็จพระเชษฐาธิราชและพระพันปีศรีสิน[2]

เมื่อเจ้าพระยากลาโหมสุริยวงศ์สำเร็จโทษสมเด็จพระเชษฐาธิราชแล้ว ได้อัญเชิญพระอาทิตยวงศ์ซึ่งมีพระชนมายุเพียง 9 พรรษาให้สืบราชสมบัติ ตรงกับปี พ.ศ. 2172[1] แต่ด้วยความที่ทรงพระเยาว์จึงไม่สามารถปฏิบัติราชการได้ ทรงโปรดเที่ยวประพาสจับแพะจับแกะเล่น เจ้าพนักงานต้องคอยนำเครื่องทรงและเครื่องเสวยตามเสด็จอยู่ตลอด ผ่านไปได้ประมาณ 6 เดือน เหล่ามุขมนตรีก็เห็นว่าสมเด็จพระอาทิตยวงศ์ยังทรงพระเยาว์เกินไป ไม่รู้จักว่าราชการจนเสียการแผ่นดิน[3] จึงถอดพระองค์จากราชสมบัติ ถวายราชสมบัติแก่เจ้าพระยากลาโหมให้ขึ้นครองราชย์ทรงพระนามว่าสมเด็จพระเจ้าปราสาททอง[4]

หลังจากการขึ้นครองราชสมบัติของสมเด็จพระเจ้าปราสาททองแล้ว พระองค์ยังคงประทับอยู่ภายในพระราชวังหลวงกับพระนมพี่เลี้ยง[5] ถึงปี พ.ศ. 2176 ระหว่างที่พระเจ้าปราสาททองเสด็จไปนมัสการพระศรีสรรเพชญดาญาณ ทอดพระเนตรเห็นพระอาทิตยวงศ์ขึ้นนั่งห้อยเท้าอยู่บนหลังกำแพงแก้ว ชี้พระหัตถ์ตรัสว่า "อาทิตยวงศ์องอาจ มิได้ลงจากกำแพงแก้วให้ต่ำ" จึงโปรดให้ลดพระยศ ให้อยู่เรือนเสาไม้ไผ่ 2 ห้อง 2 หลังริมวัดท่าทราย และให้คนรับใช้ไว้ 2 คนแต่พออยู่ตักน้ำหุงข้าว[6]

ถึงปีฉลู จ.ศ. 999 พระอาทิตยวงศ์กับขุนนางที่ถูกออกจากราชการได้พวกประมาณ 200 คน ร่วมกันก่อกบฏบุกเข้าพระราชวัง พระเจ้าปราสาททองเสด็จหนีลงเรือแล้วโปรดให้ขุนนางเร่งปราบกบฏ จนจับพระอาทิตยวงศ์ได้[7] ก็ให้สำเร็จโทษตามราชประเพณี