เดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2481 ได้โดยเสด็จฯ สมเด็จพระเจ้าอยู่หัวอานันทมหิดล เสด็จนิวัตประเทศไทย เป็นเวลา 2 เดือน โดยประทับที่พระตำหนักจิตรลดารโหฐาน พระราชวังดุสิต จากนั้นเสด็จกลับไปศึกษาต่อที่สวิตเซอร์แลนด์จนถึงปี พ.ศ. 2488 ทรงรับประกาศนียบัตรทางอักษรศาสตร์ จากโรงเรียนยิมนาส คลาซีค กังโตนาล แล้วทรงเข้าศึกษาต่อ ณ มหาวิทยาลัยโลซาน แผนกวิทยาศาสตร์ โดยเสด็จนิวัตประเทศไทยเป็นครั้งที่สอง ประทับ ณ พระที่นั่งบรมพิมาน ในพระบรมมหาราชวัง

เสด็จขึ้นครองราชย์

วันที่ 9 มิถุนายน พ.ศ. 2489 พระบาทสมเด็จพระปรเมนทรมหาอานันทมหิดลเสด็จสวรรคตอย่างกะทันหัน โดยต้องพระแสงปืนที่พระกระหม่อม ณ พระที่นั่งบรมพิมาน[9] สมเด็จพระเจ้าน้องยาเธอ เจ้าฟ้าภูมิพลอดุลยเดช ได้ตัดสินพระทัยรับตำแหน่งพระมหากษัตริย์ เสด็จขึ้นครองราชสมบัติ สืบราชสันตติวงศ์ในวันเดียวกันนั้น แต่เนื่องจากยังมีพระราชกิจด้านการศึกษา จึงทรงอำลาประชาชนชาวไทย เสด็จพระราชดำเนินไปศึกษาต่อ ณ มหาวิทยาลัยแห่งเดิม แต่เปลี่ยนสาขาจากวิทยาศาสตร์ ไปเป็นสังคมศาสตร์ นิติศาสตร์ และรัฐศาสตร์ ซึ่งจำเป็นสำหรับตำแหน่งประมุขของประเทศ

การตัดสินพระทัยของพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว ไม่เพียงแต่ทำให้ประเทศไทยและคนไทยคลายความโศกเศร้า จากการที่ต้องเสียพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวอานันทมหิดลเท่านั้น แต่ยังทำให้ประเทศไทยได้พระเจ้าอยู่หัวพระองค์ใหม่ ที่ทรงมีพระราชปณิธานอันแน่วแน่ ที่จะอุทิศพระวรกายและพระราชหฤทัยเพื่อประโยชน์สุขของประชาชน

เดิมทีพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวทรงตั้งพระราชหฤทัยว่า จะทรงครองราชสมบัติเฉพาะในช่วงการจัดงานพระบรมศพของพระบรมเชษฐาเท่านั้น เพราะยังทรงพระเยาว์และไม่เคยเตรียมพระองค์ในการเป็นพระมหากษัตริย์มาก่อน เหตุการณ์หนึ่งเกิดขึ้น ในขณะที่พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวประทับรถพระที่นั่งเ สด็จพระราชดำเนินไปยังสนามบินดอนเมือง เพื่อทรงศึกษาเพิ่มเติมที่สวิตเซอร์แลนด์ ทรงได้ยินเสียงราษฎรคนหนึ่งตะโกนลั่นว่า "ในหลวง อย่าทิ้งประชาชน" ทำให้ทรงนึกตอบบุคคลผู้นั้นในพระราชหฤทัยว่า "ถ้าประชาชนไม่ทิ้งข้าพเจ้าแล้ว ข้าพเจ้าจะทิ้งประชาชนอย่างไรได้"[11] เป็นเรื่องน่าอัศจรรย์ใจว่าต่อมาอีกประมาณ 20 ปี ขณะทรงเยี่ยมราษฎรในต่างจังหวัด ทรงได้พบชายผู้ร้องตะโกนคนนั้น ชายผู้นั้นกราบบังคมทูลว่า ที่เขาร้องตะโกนออกไปเช่นนั้นเพราะรู้สึกว้าเหว่และใจหาย เขาเห็นพระพักตร์เศร้ามาก จึงร้องไปเหมือนคนบ้า พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวทรงตอบว่า "นั่นแหละ ทำให้เรานึกถึงหน้าที่ จึงต้องกลับมา"[

ทรงประสบอุบัติเหตุทางรถยนต์

หลังจากที่จบการศึกษาจากสวิตเซอร์แลนด์ พระองค์เสด็จไปเยือนกรุงปารีส ทรงพบกับ หม่อมราชวงศ์สิริกิติ์ กิติยากร ซึ่งเป็นลูกสาวของเอกอัครราชทูตไทยประจำฝรั่งเศส เป็นครั้งแรก[13] โดยที่ตอนนั้นทั้งสองพระองค์มีพระชนมายุเพียง 21 และ 15 พรรษาตามลำดับ

ในระหว่างประทับในต่างประเทศ พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว เมื่อวันที่ 3 ตุลาคม พ.ศ. 2491 ขณะที่พระองค์ทรงขับรถเฟียส ทอปอลิโน จากเจนีวาไปยังโลซาน ก็ได้ทรงประสบอุบัติเหตุทางรถยนต์ ได้เข้ารักษาพระองค์ ณ โรงพยาบาลในเมืองโลซาน โดย ม.ร.ว. สิริกิติ์ ได้มีโอกาสเยี่ยมเป็นประจำจนหายประชวร นับตั้งแต่นั้นมาทั้งสองพระองค์ก็มีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด

พระราชพิธีราชาภิเษกสมรส

พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว ทรงหมั้นกับ ม.ร.ว.สิริกิติ์ เมื่อวันที่ 19 กรกฎาคม พ.ศ. 2492 เสด็จพระราชดำเนินนิวัตพระนครในปีถัดมา โดยประทับ ณ พระที่นั่งอัมพรสถาน ต่อมาวันที่ 28 เมษายน พ.ศ. 2493 พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวโปรดเกล้าฯ ให้จัดการพระราชพิธีราชาภิเษกสมรสกับหม่อมราชวงศ์สิริกิติ์ กิติยากร ณ พระตำหนักสมเด็จพระศรีสวรินทิราบรมราชเทวี พระพันวัสสาอัยยิกาเจ้า ในวังสระปทุม ซึ่งในการพระราชพิธีราชาภิเษกสมรสนี้ มีพระบรมราชโองการโปรดเกล้าฯ ให้สถาปนาหม่อมราชวงศ์หญิงสิริกิติ์ กิติยากร ขึ้นเป็น สมเด็จพระราชินีสิริกิติ์

พระราชพิธีบรมราชาภิเษก

วันที่ 5 พฤษภาคม พ.ศ. 2493 ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าโปรดกระหม่อมให้ตั้งการพระราชพิธีบรมราชาภิเษกตามแบบอย่างโบราณราชประเพณีขึ้น ณ พระที่นั่งไพศาลทักษิณ เฉลิมพระปรมาภิไธยตามที่จารึกในพระสุพรรณบัฏว่า พระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดช มหิตลาธิเบศรามาธิบดี จักรีนฤบดินทร สยามมินทราธิราช บรมนาถบพิตร พระราชทานพระปฐมบรมราชโองการว่า "เราจะครองแผ่นดินโดยธรรม เพื่อประโยชน์สุขแห่งมหาชนชาวสยาม" และในโอกาสนี้ มีพระบรมราชโองการโปรดเกล้าฯ ให้เฉลิมพระนามาภิไธย สมเด็จพระราชินีสิริกิติ์ เป็น สมเด็จพระนางเจ้าสิริกิติ์ พระบรมราชินี

ทรงผนวช

เมื่อ พ.ศ. 2499 พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว เสด็จฯ ออกผนวชเป็นเวลา 15 วัน ระหว่างวันที่ 22 ตุลาคม - 5 พฤศจิกายน ณ วัดพระศรีรัตนศาสดาราม มีสมณนามว่า ภูมิพโลภิกขุ และเสด็จฯ ไปประทับจำพรรษา ณ พระตำหนักปั้นหยา วัดบวรนิเวศวิหาร ระหว่างที่ผนวช ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้สมเด็จพระนางเจ้าสิริกิติ์ พระบรมราชินี เป็นผู้สำเร็จราชการแทนพระองค์ ในภายหลังพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว จึงได้โปรดเกล้าฯ ให้เฉลิมพระนามาภิไธย เป็นสมเด็จพระนางเจ้าสิริกิติ์ พระบรมราชินีนาถ ในวันเฉลิมพระชนมพรรษา 5 ธันวาคม ในปีเดียว

เสด็จฯ เยี่ยมราษฎรทั่วประเทศ

ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2501 เป็นต้นมา พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวฯ เสด็จพระราชดำเนินทรงเยี่ยมราษฎรในทุกภูมิภาค (คือ ภาคเหนือ, ภาคตะวันออกเฉียงเหนือ, ภาคกลาง, ภาคตะวันออก และ ภาคใต้) และทุกจังหวัดในประเทศไทย เพื่อทรงศึกษาปัญหาความเดือดร้อนของราษฎร เพื่อทรงมีพระราชดำริในการแก้ไขปัญหาเหล่านั้น เพื่อประโยชน์สุขของอาณาประชาราษฎร์อย่างแท้จริง

เสด็จฯ เยือนต่างประเทศ

ในช่วงระหว่างปี พ.ศ. 2502 - พ.ศ. 2510 พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวฯ เสด็จพระราชดำเนินเยือนต่างประเทศทั่วโลก ทั้งในทวีปเอเชีย ทวีปยุโรป ทวีปอเมริกาเหนือ ทวีปออสเตรเลีย จำนวนถึง 27 ประเทศ เพื่อเป็นการเจริญพระราชไมตรี กับบรรดามิตรประเทศทั้งหลาย รวมถึงได้ทรงนำความปรารถนาดีของชาวไทย ไปมอบให้แก่ประชาชนในประเทศต่างๆ เหล่านั้นด้วย

พระราชบุตร

พระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดชและสมเด็จพระนางเจ้าสิริกิติ์ พระบรมราชินีนาถมีพระราชโอรสและพระราชธิดาด้วยกันสี่พระองค์ตามลำดับดังต่อไปนี้

ทูลกระหม่อมหญิงอุบลรัตนราชกัญญา สิริวัฒนาพรรณวดี (พระนามเดิม: สมเด็จพระเจ้าลูกเธอ เจ้าฟ้าอุบลรัตนราชกัญญา สิริวัฒนาพรรณวดี; ประสูติ: 5 เมษายน 2494, สถานพยาบาลมงต์ชัวซี เมืองโลซาน ประเทศสวิตเซอร์แลนด์) สมเด็จพระเจ้าลูกเธอพระองค์นี้ได้ทรงลาออกจากฐานันดรศักดิ์แห่งพระราชวงศ์เพื่อทรงสมรสกับนายปีเตอร์ เจนเซ่น ชาวอเมริกัน โดยมีพระโอรสหนึ่งองค์และพระธิดาสององค์ ทั้งนี้ คำว่า "ทูลกระหม่อมหญิง" เป็นคำเรียกพระราชวงศ์ที่มีพระชนนีเป็นสมเด็จพระบรมราชินี

สมเด็จพระบรมโอรสาธิราช เจ้าฟ้ามหาวชิราลงกรณ สยามมกุฎราชกุมาร (พระนามเดิม: สมเด็จพระเจ้าลูกยาเธอ เจ้าฟ้าวชิราลงกรณ บรมจักรยาดิศรสันตติวงศ เทเวศรธำรงสุบริบาล อภิคุณูประการมหิตลาดุลเดช ภูมิพลนเรศวรางกูร กิตติสิริสมบูรณ์สวางควัฒน์ บรมขัตติยราชกุมาร; ประสูติ: 28 กรกฎาคม 2495, พระที่นั่งอัมพรสถาน) ทรงอภิเษกสมรสกับพระเจ้าวรวงศ์เธอ พระองค์เจ้าโสมสวลี พระวรราชาทินัดดามาตุ นางสุจาริณี วิวัชรวงศ์ และพระเจ้าวรวงศ์เธอ พระองค์เจ้าศรีรัศมิ์ ตามลำดับ โดยมีพระโอรสหนึ่งพระองค์และสี่องค์ กับพระธิดาสองพระองค์

สมเด็จพระเทพรัตนราชสุดา เจ้าฟ้ามหาจักรีสิรินธร รัฐสีมาคุณากรปิยชาติ สยามบรมราชกุมารี (พระนามเดิม: สมเด็จพระเจ้าลูกเธอ เจ้าฟ้าสิรินธรเทพรัตนสุดา กิติวัฒนาดุลโสภาคย์; ประสูติ: 2 เมษายน 2498, พระที่นั่งอัมพรสถาน)

สมเด็จพระเจ้าลูกเธอ เจ้าฟ้าจุฬาภรณวลัยลักษณ์ อัครราชกุมารี (ประสูติ: 4 กรกฎาคม 2500, พระที่นั่งอัมพรสถาน) ทรงอภิเษกสมรสกับนาวาอากาศเอก วีระยุทธ ดิษยะศริน โดยมีพระธิดาสองพระองค์