สมเด็จพระบรมโอรสาธิราชฯ มีพระทัยศรัทธาจะอุปสมบทในพระพุทธศาสนา พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว รัชกาลที่ ๙ จึงโปรดเกล้าฯ ให้ทรงผนวชในวันจันทร์ที่ ๖ พฤศจิกายน พุทธศักราช ๒๕๒๑ เวลา ๑๕.๐๐ นาที ตรงกับวันขึ้น ๗ ค่ำ เดือน ๑๒ ปีมะเมีย ณ พัทธสีมาพระอุโบสถ วัดพระศรีรัตนศาสดาราม

โดยมีสมเด็จพระอริยวงศาคตญาณ สมเด็จพระสังฆราช (วาสน์ วาสโน) เป็นพระอุปัชฌาย์ สมเด็จพระญาณสังวร (เจริญ สุวฑฺฒโน) เป็นพระกรรมวาจาจารย์ และสมเด็จพระธีรญาณมุนี (ธีร์ ปุณฺณโก) ถวายอนุสาสน์ ผนวชแล้วเสด็จฯ ไปประทับ ณ พระตำหนักปั้นหย่า วัดบวรนิเวศราชวรวิหาร พระมหารัชมงคลดิลก (บุญเรือน ปุณฺณโก) เป็นพระอภิบาลผนวชอยู่ ๑๕ วันจึงลาผนวช