金正日同志在1942年2月16日诞生在位于两江道三池渊郡的白头山密营。
他出身于世代爱国的革命家庭，父亲金日成同志，是为朝鲜革命和世界革命建树了丰功伟绩的思想理论家和政治家和军事战略家。
母亲金正淑同志，是在同志金日成同志的领导下，为祖国的光复、人民的自由与幸福献出了一生的共产主义革命战士。
祖父金亨稷，是反日民族解放运动的领导者，是推动朝鲜的民族主义运动转向共产主义运动的先驱。
祖母康盘石、叔祖金亨权、叔父金哲柱和舅父金基俊、金基松，也都是为光复祖国奉献了一生的革命战士。

自1950年9月至1960年8月，金正日同志学完普通教育课程。
他在小学时期，倡议并组织班里的少年团员建立了“金日成将军传略研究小组”。这个研究小组的目的，是学习金日成同志的革命历史，深入认识金日成同志的英明伟大，把自己造就成为朝鲜革命的栋梁。
1953年7月，朝鲜人民的祖国解放战争取得了胜利。战后，金正日同志从平壤第四小学毕业，升入平壤第一中学，努力学习多方面的知识。
1957年9月1日，金正日同志升入平壤第一中学高级班(后来改称平壤高山高级中学)。在校期间，他经常和同学们一起到工厂、农村去，并在学校实习室里参加修理汽车、电动机等劳动，还学习驾驶汽车，努力掌握这方面的技术。
金正日同志在学生时代就积极参加民主青年同盟的工作。
1957年2月，他当选为民主青年同盟学校基层组织的委员长，1957年9月又当选为民主青年同盟学校委员会副委员长(委员长由教师担任)。
1960年8月，金正日同志从高中毕业。
1960年9月1日，金正日同志考入金日成综合大学经济第政治经济学专业。
大学时代，他不仅掌握了专修课政治经济学的理论，还掌握了哲学、军事学等各个领域的多方面知识。大学时代，他一面探求科学，一面开展各种活动。
金正日同志在平壤纺织机械厂实习期间，亲自操作26号机床。
1961年7月22，金正日同志加入了朝鲜劳动党。
大学时代，金正日同志发表了《重新查考三国统一问题》、《关于现代修正主义的产生》、《关于思想意识的决定性作用》（1962年12月）、《工人阶级的领袖并不是个人》、《工人阶级的领袖在革命斗争中起决定性作用》、《我们党关于发展地方经济方针的正确性》、《大安工作体系是独创的社会主义经济管理体系》等一系列理论著作。
1962年1月，他发表了以《现代帝国主义的特点和侵略本性》为题的学科论文。
1964年3月18日，金正日同志发表了大学毕业论文《郡在社会主义建设中的地位和作用》。

金正日同志从1964年6月19日起在党中央委员会工作。
自1965年春到1967年夏，他视察人民军航空部队、东海岸和西海岸海军部队以及许多炮兵分队，指导他们扎实地进行战斗训练。
他非常关心改善人民军的武器装备，指示军需工业部门大力生产适合朝鲜实际和朝鲜人体质的有威力的现代化武器。
1967年6月末和7月初，他多次接见党中央委员会宣传鼓动部和文学艺术部门的负责干部，就作家、艺术工作者和新闻出版工作者切实树立党的唯一思想体系问题作了教导。1967年7月17日~8月12日，他到咸镜南道进行现场指导，通过召开党内思想斗争会，批判修正主义、地方主义和家庭主义，把在思想斗争中激发起来的革命热情，有力地引导到经济建设中去，掀起新的生产高潮。
1967年7月，他通过同人民军某部干部的谈话和后来对人民军各部队的多次现场指导，了解到窃据军队要职的军阀官僚主义者以“军队特殊”为由，拒绝党对军队的领导，歪曲党的军事路线，滥用军权压制军内党组织和政治机关，而且企图纠集阿谀奉承分子来奠定其军阀官僚主义基础，甚至还摄制宣传自己的电影，妄图抬高自己。