Vua Hàm Nghi tên huý là Nguyễn Phúc Ưng Lịch, còn có tên là Nguyễn Phúc Minh (阮福明). Ông là con thứ 5 của Kiên Thái Vương Nguyễn Phúc Hồng Cai và bà Phan Thị Nhàn, sinh ngày 17 tháng 6 năm Tân Mùi, tức 3 tháng 8 năm 1871. Ông là em ruột của vua Kiến Phúc và Chánh Mông-Ưng Kỳ, tức vua Đồng Khánh sau này.

Sau khi vua Tự Đức mất, mặc dù các phụ chính đại thần Nguyễn Văn Tường và Tôn Thất Thuyết nắm trọn quyền hành trong việc phế bỏ vua này, truất ngôi vua khác, nhưng họ lại rất bị động trong việc tìm người trong hoàng tộc có cùng chí hướng để đưa lên ngôi. Cả vua Hiệp Hoà lẫn vua Kiến Phúc đều lần lượt đi ngược lại đường lối của phái chủ chiến hoặc bị mất sớm, trở thành những phần tử không thể không bị loại bỏ khỏi việc triều chính đang rối ren. Sau khi vua Kiến Phúc mất đột ngột, đáng lẽ con nuôi thứ hai của vua Tự Đức là Chánh Mông lên ngôi, nhưng Nguyễn Văn Tường và Tôn Thất Thuyết sợ lập một vị vua lớn tuổi sẽ mất quyền hành và hai ông chủ trương dứt khoát lựa chọn bằng được một ông vua ủng hộ lập trường chống Pháp nên đã chọn Ưng Lịch. Đây là một người có đủ tư cách về dòng dõi, nhưng chưa bị cuộc sống giàu sang của kinh thành làm vẩn đục tinh thần tự tôn dân tộc và quan trọng hơn hết là hai ông có thể định hướng nhà vua về đại cuộc của đất nước một cách dễ dàng.

Ưng Lịch từ nhỏ sống trong cảnh bần hàn, dân dã với mẹ ruột chứ không được nuôi dạy tử tế như hai anh ruột ở trong cung. Khi thấy sứ giả đến đón, cậu bé Ưng Lịch hoảng sợ và không dám nhận áo mũ người ta dâng lên. Sáng ngày 12 tháng 6 Giáp Thâ, tức ngày 2 tháng 8 năm 1884, Ưng Lịch được dìu đi giữa hai hàng thị vệ, tiến vào điện Thái Hòa để làm lễ lên ngôi vua, đặt niên hiệu là Hàm Nghi. Khi đó Ưng Lịch mới 13 tuổi.