建武四年五月初四日（28年6月15日[2] ），刘庄生于常山郡元氏县（今河北省石家庄市元氏县）[2] [35] ，是汉光武帝刘秀的第四子，母为光烈皇后阴丽华。
刘庄年少聪明睿智，容貌壮丽，令刘秀感到惊异，多次问以朝政，少年刘庄应对敏达，能够深谋远虑。[59] 十岁时就通晓《春秋》。[3]
建武十五年（39年），刘庄受封东海公。[4] 当时，朝廷发现垦田亩数和人口不对，于是开始重新清查田亩，就是历史上有名的“度田事件”。各个州郡的官员进京汇报工作，光武帝刘秀看到陈留吏的牍上写有，“颍川、弘农可问，河南、南阳不可问。”于是他就问陈留吏这是什么。陈留吏说不知道什么意思，他是在雒阳的长寿街上得到的。这时，帐幄后面只有十二岁的刘庄插话说，这是郡里的官吏教陈留吏怎么核查土地。刘秀又问，为什么河南南阳不能问。刘庄又说，河南是帝城，南阳是帝乡，这两个地方田亩和宅第肯定逾制所以不能认真核查。刘秀于是让虎贲将诘问陈留吏，陈留吏所言果然和刘庄一样。自此以后，刘秀对自己这个儿子愈加青睐。[5]
建武十七年（41年），刘庄进封爵位为东海王。[6]
建武十九年（43年），单臣、傅镇等造反，占据原武城，劫持了该城的官吏。刘秀派大将臧宫等率兵围剿。由于单臣、傅镇他们粮草充足，所以臧宫虽然把他们困在城里，又死伤很多士兵，但就是攻不破城池。刘秀招集大臣们研究对策，大家多提议悬赏以攻城。只有刘庄主张不要围城太紧、太急，让叛军可以突围，这样一个亭长就能对付他们。结果真如刘庄所料，叛军分散突围后都被平定、消灭。[7]
同年，刘庄被立为皇太子。刘秀本来想让刘庄的舅舅阴识担任太子太傅，博士张佚反对道：“今陛下立太子，为阴氏乎？为天下乎？即为阴氏，则阴侯可；为天下，则固宜用天下之贤才。”刘秀赞赏他的话，便拜张佚为太子太傅，桓荣为太子少傅，其后刘庄随桓荣学通《尚书》。[8] [22] 同时，刘秀也让阴识守执金吾，辅导刘庄。[23] 当时的乐人创作歌诗四首，以赞颂太子刘庄之德，分别为：《日重光》《月重轮》《星重辉》《海重润》四篇。[9]