高宗赵构虽然后宫妃嫔如云，但儿子只有元懿太子赵旉一人。建炎三年（1129）秋天，年刚三岁的赵旉突然薨逝，使高宗悲痛不已。
赵旉生于建炎元年六月，母亲是潘贤妃。赵旉体质孱弱，自幼多病，高宗戎马倥偬，自顾不暇，没有过多照料他，他的病也就一直没有痊愈。到了建康以后有一次在行宫中碰倒了一只金香炉，香炉落地有声，赵旉当即惊悸抽搐，疾病转剧，不几日便一命呜呼了。当时尚未定都，高宗悲痛之余，把他的尸骨埋葬在建康城中铁塔寺法堂西边的一间小屋之下。
太子既死，皇储乏人，而储君是一国之本，储君不立，朝野不安，大臣范宗尹奏请高宗早定太子，以安定天下人心。高宗说：“太祖皇帝神威英武，奄有天下，如今子孙零落，其情堪悯。仁宗皇帝曾立其侄赵曙为帝，是为英宗，我若不效法，怎慰太祖在天之灵！”
原来，宋朝自赵匡胤禅位于胞弟太宗以后，一直到高宗赵构，当皇帝的都是太宗裔孙，太祖一支反倒默默无闻，隐而不彰了。高宗此说一出，朝野大臣纷纷上书，请求立太祖之后。大臣李回说：“艺祖（即宋太祖）不以大位传其子，可见手足情笃，陛下择嗣，不妨效法艺祖。”另一大臣张守说：“艺祖诸子并未失德，艺祖舍子而传位太宗，高风亮节，胜过尧、舜百倍。”上虞（在今浙江省）县丞娄寅亮更直截了当地提出：“艺祖之后寂寞无闻，仅同庶民，于情于理，均不相合。请陛下于‘伯’字行内选太祖子孙中有贤德者，以备他日之选，倘后宫诞生皇嗣，再命他退处藩服。这样，上可慰艺祖在天之灵，下可慰天下人心！”高宗读完奏章，不禁感慨万分，于是允准所请。
绍兴二年（1132）高宗派管理宫廷宗族事务的赵令畴于“伯”字行中访求宗室。太祖后代“伯”字行这时已达一千六百四十五人。先从这些人中选出了七岁以下的儿童十个人。等到送给高宗定夺时，十人中只剩了两个人。这两个人一胖一瘦，瘦的便是伯琮。高宗粗看以后，决定留胖去瘦，赐伯琮银三百两遣回原地。伯琮手捧银两，还没出门，高宗又说没有仔细观看。于是又让二人叉手并立，细细观察。正在这时，忽有一只猫在二人身旁经过，伯琮兀立不动，胖孩子忽然飞起一脚向猫踢去，高宗皱着眉头说：“此猫偶过此地，为何踢它？轻狂如此，怎么能担当社稷重任！”于是又决定留瘦遣肥。这样，伯琮便以储君候选人的身份被养育在宫廷之中了。
伯琮于建炎元年（1127）生于秀州（今浙江嘉兴），他的六世祖是秦王赵德芳，而德芳是太祖赵匡胤四子中最小的一个。他入宫之年，方才六岁，需人护持，高宗领着他迳人后宫，去见张婕妤、潘贤妃、吴才人。三人正环坐聊天，潘贤妃因刚丧元懿太子，看见伯琮，不禁触起了隐痛，掉头向隅，惨然不乐。张婕妤笑着向他招手，伯琮便扑向了婕妤怀抱，高宗就命她养育伯琮。吴才人孤独无依，也想抚养一个孩子，高宗又找来了太祖的七世孙伯玖，赐名为璩，交给吴才人培育。
为了培育伯琮，高宗应大臣赵鼎之请，以行宫新建书院为资善堂，作为伯琮读书的地方，并派学富才赡的大臣作为赞读。伯琮天资聪颖，博闻强记，颇受高宗钟爱，绍兴十二年（1142）被加爵为普安郡王。随着年岁的增长，伯琮也不免对政局表示一些意见，结果导致了奸相秦桧的不满。有一次，衢州（在浙江省）发生了强盗抢劫案件，秦桧没有奏闻高宗，便径自派人拘捕。伯琮将此事告诉了高宗。次日高宗追问此事，秦桧说：“区区小寇，不足烦圣虑，因此没有上奏，等到荡平草寇，再奏闻不迟。”他知道这事是伯琮说的，心里非常恼火。当时伯玖也已封为恩平郡王，二人都是太祖之后，才能又不相上下，到底立谁为嗣，高宗踌躇不决。秦桧主张立伯玖，吴皇后也附和这种意见。高宗欲试二人优劣，便各赐宫女十人。伯琮的老师史浩看出了高宗的用意，便对他说：“皇帝是想考验你，千万谨慎从事。”伯琮点头称是。过了几天，高宗果然又将宫女召回，检验之下，赐给伯琮的十人仍是处女，赐给伯玖的十人都不是处女了。高宗没有告诉别人，但内心已经知道伯琮优于伯玖了。
在这之前，高宗还希冀后宫妃嫔能够诞育麟儿，倘有亲子，无论是伯琮或是伯玖，都得退处藩封了。然而流年似水，高宗已经到了耄耋之年，后宫仍然没有生育。他几次想立伯琮为嗣，但韦太后不肯表态，高宗不好违拗母命，立储之事一直迁延未决。绍兴二十九年（1159），年已八十的韦太后魂归道山，高宗又想起了立储一事，便征求大臣张焘的意见。张焘上奏说：“储君是国之大本，天下大事，莫过于此，请陛下早定普安郡王与恩平郡王名分，谁为君，谁为臣，应当晓谕天下。”高宗说：“朕思念此事已经很久了，只因太后没有应允，未能及早施行。卿的话很合朕意，明年春天一定举行立储典礼。”
绍兴三十年（1160）高宗宣布立伯琮为皇子，更名为玮，并诏告天下。当时边陲不宁，金人屡次人寇，高宗下诏亲征，而两淮又告失守，朝中大臣畏敌如虎，提出许多退避计策。伯琮听了不胜气愤，请求率师执戈，征讨金人前驱。这时，卧病在家的皇子老师史浩扶病求见高宗，认为皇子不能率兵亲征。高宗也知道伯琮文韬武略未必娴熟，又与朝中各位将领没有一面之缘，未必会驾驭得住，只是让他扈从一同到达金陵，没有让他独挡一面。
高宗自建炎元年（1127）即位，颠沛流离，戎马半生，久有禅位之意。伯琮被立为皇子后，高宗几次表示要传位给他，他都流着泪坚决推辞。后来金海陵王完颜亮入侵，军务繁忙，此事便不再提起。等到完颜亮被杀，金世宗即位，金人撤兵北上，高宗自金陵返回临安，才又提起了禅位一事。朝中大臣认为，此事不宜过于匆忙，应先下建储之诏，改皇子为太子，使天下人都知道圣上的意思，然后再行禅位之礼。高宗采纳了这种意见，命学士洪遵为太子另择名字。洪遵一连拟了四个名字，都不中高宗之意。高宗在琢磨了许久之后，御笔赐伯琮字为元永。
绍兴三十二年（1162）五月，高宗下了一道改皇子为太子的诏书：“朕德薄能鲜，历经艰难，仰赖天地祖宗庇佑，得以继承大位，如今三十六年，宵旰忧勤，不敢懈怠。只因邦国多难，未能从容卸却重担，退保康宁。如今边鄙粗安，干戈稍息，真是天遂人愿。皇子老成持重，神器有托，朕心稍安。现在立皇子为皇太子，改名为昚，敕命有司择日备礼册命。”到了六月，再下御礼说：“皇太子贤圣仁孝，闻于天下，周知世故，久系民心……皇太子可即皇帝位，朕称太上皇帝，迁德寿宫，皇后称太上皇后。”接着便在紫宸殿行内禅之礼。高宗召来太子，面谕以禅位之意。太子推辞不肯接受，退到大殿的一侧便门旁边，打算回到东宫。高宗勉谕再三，太子方才答应。于是，高宗最后一次到紫宸殿，大臣陈康伯等也跟着升殿。陈康伯上奏说：“臣等辅政多年，罪戾如山，陛下皇恩浩荡，宽贷不诛，臣等铭感肺腑。如今陛下超然高蹈，有尧、舜之举，臣等不胜欣赞，但从此之后，不得觐见天颜，犬马之情，不胜依恋！”高宗也动了感情，流着泪说：“朕在位已三十六年，如今已是垂垂老人，久欲退闲，此事断自朕意，与卿等无干，可努力辅佐嗣君。”陈康伯又奏说：“皇太子贤圣仁孝，天下共知，但是谦让太过，不肯去正殿，如何是好？”高宗说：“朕已再三挽留，现在已在殿后等候了。”说完便回德寿宫去了。
文武百官齐集殿门之下，宣读禅位的诏书，宣读完毕，又按官阶高低鱼贯进入紫宸殿迎接新皇帝。过了一会儿，内侍扶掖着太子来到御座前，太子却侧立不坐。内侍扶掖了七八次，才略略就坐。宰相率文武百官称贺，太子又从御座上一跃而起。陈康伯上奏说：“请殿下面南危坐，才不辜负太上皇帝托付之意。”太子显出忧愁的神色说：“父皇之命，出于独断，此大位惧不敢当，我一定要退避。”群臣当然不依，太子只得即位。他就是宋孝宗。
即位仪式刚刚结束，孝宗便穿着只有皇帝才能穿的赭袍，系上玉带，步行出禅曦殿，再乘辇至德寿宫谒见太上皇。高宗辞谢再三，高兴地对左右说：“我托付得人，可说是没有遗憾了。”