조선 제4대 왕 세종과 정실 소헌왕후 심씨의 8남 2녀 중 셋째 자녀이자 적차녀. 위로는 언니 정소공주와 오빠 문종이 있고, 아래로는 수양대군과 안평대군을 비롯하여 7명의 남동생이 있다. 세종이 15살 때 낳은 첫째인 정소공주는 겨우 13살 때 병으로 죽어, 이후 오랫동안 실질적으로 세종의 장녀이자 유일한 적녀 ( 嫡女 ) 였다.
실록에 따르면 정의공주는 총명하고 지혜로워 역산, 즉 수학과 천문학을 할 줄 알아서 관심사가 맞는 아버지 세종대왕으로부터 많은 사랑을 받았다고 한다.
