พระประสูติการ
ครั้นเวลา ๑๒.๕๒ น. ของวันอังคารที่ ๒๔ พฤศจิกายน ๒๔๖๘ พระนางเจ้าสุวัทนาพระวรราชเทวี มีพระประสูติการ “พระราชธิดา” ขณะนั้น ชาวประโคม ประโคมสังข์ แตร ปี่พาทย์ ตามราชประเพณี ต่อมาในเวลาบ่าย เจ้าพระยารามราฆพ (หม่อมหลวงเฟื้อ พึ่งบุญ) ได้เข้าเฝ้าฯ กราบบังคมทูลพระกรุณาว่าพระนางเจ้าสุวัทนาฯ ประสูติ “สมเด็จพระเจ้าลูกเธอ” เมื่อความทราบฝ่าละอองธุลีพระบาทแล้ว มีพระราชดำรัสว่า “ก็ดีเหมือนกัน”
รุ่งขึ้นวันพุธที่ ๒๕ พฤศจิกายน เวลากลางวัน เจ้าพระยารามราฆพ เชิญเสด็จสมเด็จพระเจ้าลูกเธอพระองค์น้อยไปเฝ้าฯ สมเด็จพระบรมชนกนาถผู้ทรงพระประชวรหนักบนพระแท่น เมื่อทอดพระเนตรแล้ว ทรงพยายามยกพระหัตถ์ขึ้นสัมผัสพระราชธิดา แต่ก็ทรงอ่อนพระกำลังมากจนไม่สามารถจะทรงยกพระหัตถ์ได้ เจ้าพระยารามราฆพจึงเชิญพระหัตถ์ขึ้นสัมผัสพระราชธิดา เมื่อจะเชิญเสด็จพระราชกุมารีกลับก็ทรงโบกพระหัตถ์แสดงพระราชประสงค์จะทอดพระเนตรพระราชธิดาอีกครั้ง จึงเสด็จสมเด็จพระเจ้าลูกยาเธอมาเฝ้าฯ เป็นคำรบที่สอง และเป็นคำรบสุดท้ายแห่งพระชนมชีพ
ณ คืนนั้น พระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัว ก็เสด็จสวรรคต ณ พระที่นั่งจักรพรรดิพิมาน ในหมู่พระมหามณเฑียร พระบรมมหาราชวัง
พระราชพิธีสมโภช และพระนาม
งานสมโภชเดือนสมเด็จเจ้าฟ้าหญิงซึ่งได้เตรียมไว้เป็นงานใหญ่สมกับความชื่นชมยินดีก็ต้องย่อลงด้วยเป็นระยะแห่งงานพระบรมศพพระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัว
การพระราชทานพระนามสมเด็จพระเจ้าลูกเธอในรัชกาลที่ ๖ นั้นได้มีการคิดพระเพื่อประกอบพระราชดำริไว้ ๓ พระนาม ดังนี้
สมเด็จเจ้าฟ้าเพชรรัตนราชอรสา สิริโสภาพัณณวดี, สมเด็จเจ้าฟ้าเพชรรัตนจุฬิน สิริโสภิณพัณณวดี และสมเด็จเจ้าฟ้าเพชรรัตนราชสุดา สิริโสภาพัณณวดี ทั้งนี้ พระบาทสมเด็จพระปกเกล้าเจ้าอยู่หัวทรงเลือกพระนามสุดท้ายพระราชทานและทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้ออกคำนำพระนามว่า “สมเด็จพระเจ้าภาติกาเธอ” ซึ่งแปลว่าหญิงที่สืบเนื่องมาจากพี่ชายตามพระฐานันดรศักดิ์แห่งพระบรมวงศ์
เมื่อทรงพระเยาว์
หลังจากประสูติแล้วไม่นาน สมเด็จพระเจ้าภาติกาเธอฯ และพระนางเจ้าสุวัทนาฯ ได้ทรงย้ายไปประทับ ณ ตำหนักพระเจ้าบรมวงศ์เธอ กรมขุนสุพรรณภาควดี ในพระบรมมหาราชวัง เมื่อทรงเจริญพระวัยขึ้น พระบาทสมเด็จพระปกเกล้าเจ้าอยู่หัว ทรงเป็นห่วงว่าสมเด็จพระเจ้าภาติกาเธอฯ จะไม่มีสถานที่ทรงวิ่งเล่นเพราะในพระบรมมหาราชวังมีบริเวณคับแคบ จึงทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้ย้ายออกมาประทับ ณ พระตำหนักสวนหงษ์ พระราชวังดุสิต ซึ่งเป็นที่กว้างขวางร่มรื่น แวดล้อมด้วยต้นไม้น้อยใหญ่ เหมาะแก่การสำราญพระอิริยาบถของสมเด็จพระเจ้าภาติกาเธอฯ
ระหว่างที่สมเด็จพระเจ้าภาติกาเธอฯ ยังทรงพระเยาว์ ทรงได้รับพระมหากรุณาจากสมเด็จพระศรีสวรินทิราบรมราชเทวี พระพันวัสสามาตุจฉาเจ้าเป็นอเนกปริยาย พระนางเจ้าสุวัทนาฯทรงเล่าประทานข้าราชบริพารว่า “ถ้าไม่ได้ท่าน เจ้าฟ้าก็ไม่เป็นพระองค์” ด้วยเมื่อพระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัวทรงพระประชวรหนักนั้น ได้มีพระราชดำรัสกับสมเด็จพระมาตุจฉาเจ้าว่า “ขอฝากลูกด้วย” ต่อมา สมเด็จพระพันวัสสามาตุจฉาเจ้ายังได้มีพระราชกระแสถึงเรื่องนี้ไว้ว่า “เจ้าฟ้านี่ ฉันตายก็นอนตาไม่หลับ พระมงกุฎฝากฝังเอาไว้”
ด้วยเหตุนี้ จึงทรงเอาพระราชหฤทัยใส่ในพระอนามัยและการอภิบาลสมเด็จพระเจ้าภาติกาเธอฯ เป็นที่ยิ่ง เช่น เมื่อใดวังสระปทุมมีการฉายภาพยนตร์ก็โปรดให้ไปรับเสด็จมาทอดพระเนตร ประชวรก็ทรงรับมาทรงดูแลเองที่วังสระปทุม เป็นต้น