ระหว่างประทับอยู่ที่ประเทศอังกฤษนั้น สมเด็จพระเจ้าลูกยาเธอ เจ้าฟ้ามหาวชิรุณหิศ พระบรมโอรสาธิราชสยามมกุฎราชกุมาร ซึ่งประทับอยู่ในกรุงเทพฯ เสด็จทิวงคต ใน พ.ศ. ๒๔๓๗ สมเด็จพระบรมชนกนาถจึงทรงสถาปนา สมเด็จพระเจ้าลูกยาเธอ เจ้าฟ้ามหาวชิราวุธ ให้ทรงดำรงตำแหน่ง สมเด็จพระบรมโอรสาธิราช สยามมกุฎราชกุมารแทนเมื่อวันที่ ๑๗ มกราคม พ.ศ. ๒๔๓๗

การศึกษาขั้นอุดมศึกษาของพระองค์นั้น เดิมได้กำหนดว่าจะให้ทรงศึกษาวิชาทหาร แต่เมื่อทรงดำรงตำแหน่งสยามมกุฎราชกุมาร และจะต้องเสด็จขึ้นครองราชย์ต่อไป จึงทรงศึกษาวิชาพลเรือนเกี่ยวกับกฎหมายและการปกครองด้วย ได้ทรงศึกษาวิชา การทหารบก ที่โรงเรียนนายร้อยชื่อ The Royal Military Academy, Sandhurst      เมื่อทรงสำเร็จการศึกษาแล้ว ได้ทรงเข้าประจำการในกองพันที่ ๑ แห่งกรมทหารราบเบา "เดอรัม" ด้วย ต่อมาอีกหนึ่งเดือนได้เสด็จฯ ไปศึกษาSchool of Musketry,Hythe ได้รับประกาศนียบัตรพิเศษและเหรียญแม่นปืน เมื่อทรงสำเร็จการศึกษาในด้านการทหารแล้ว ได้ทรงเข้าศึกษาวิชาพลเรือน ณ มหาวิทยาลัยอ๊อกซฟอร์ด ทรงประจำอยู่ในวิทยาลัย Christ Church ก่อนที่จะเสด็จกลับประเทศสยาม ได้เสด็จพระราชดำเนินเยี่ยมราชสำนักต่างๆในยุโรป เช่น ออสเตรีย ฮังการี รัสเซีย เยอรมนี และสเปน แล้วจึงเสด็จพระราชดำเนินกลับ ผ่านประเทศสหรัฐอเมริกาและญี่ปุ่น ได้ทรงรู้จักกับพระราชาธิบดีและผู้นำประเทศสำคัญต่างๆ พอจะกล่าวได้ว่าทั่วโลก

เมื่อเสด็จพระราชดำเนินกลับมาถึงประเทศสยามใน พ.ศ. ๒๔๔๕ แล้ว ก็ได้ทรงรับราชการฉลองพระเดชพระคุณพระบรมชนกนาถในตำแหน่งหน้าที่สำคัญ เช่น ผู้บังคับการกรมทหารมหาดเล็ก นายพลเอกราชองครักษ์ จเรทหารบก และทรงเป็นผู้สำเร็จราชการรักษาพระนคร ในระหว่างที่พระบาทสมเด็จพระบรมชนกนาถเสด็จพระราชดำเนินประพาสยุโรปครั้งที่ ๒ ใน พ.ศ. ๒๔๕๐

เมื่อพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว เสด็จสวรรคตในวันที่ ๒๓ ตุลาคม พ.ศ. ๒๔๕๓ สมเด็จพระบรมโอรสาธิราช เจ้าฟ้ามหาวชิราวุธ สยามมกุฎราชกุมาร เสด็จเถลิงถวัลยราชสมบัติเป็นพระมหากษัตริย์พระองค์ที่ ๖ ในพระบรมราชจักรีวงศ์ ทรงพระนามว่า "พระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัว"

พระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัวได้ทรงประกอบพระราชพิธีอภิเษกสมรสกับ เจ้าจอมสุวัทนา (คุณเครือแก้ว อภัยวงศ์) เมื่อวันที่ ๑๐ สิงหาคม พ.ศ. ๒๔๖๗ ได้โปรดเกล้าฯ สถาปนาขึ้นเป็นพระนางเจ้าสุวัทนา พระวรราชเทวี เมื่อวันที่ ๑๐ ตุลาคม พ.ศ. ๒๔๖๘ ได้ประสูติพระราชธิดา คือ สมเด็จพระเจ้าภคินีเธอ เจ้าฟ้าเพชรรัตนราชสุดา สิริโสภาพัณณวดี เมื่อวันที่ ๒๔ พฤศจิกายน พ.ศ. ๒๔๖๘

พระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัวทรงพระประชวรด้วยพระโรคพระโลหิตเป็นพิษในพระอุทรมาตั้งแต่วันที่ ๑๒ พฤศจิกายน พ.ศ. ๒๔๖๘ และสวรรคต ณ พระที่นั่งจักรพรรดิพิมานเมื่อวันที่ ๒๖ พฤศจิกายน พ.ศ. ๒๔๖๘* พระชนมพรรษาเป็นปีที่ ๔๖ เสด็จดำรงสิริราชสมบัติได้ ๑๕ พรรษา

*เนื่องจากเสด็จสวรรคตเวลา ๑ นาฬิกา ๔๕ นาที ล่วงมาในวันที่ ๒๖ พฤศจิกายน พ.ศ. ๒๔๖๘ เพียงไม่กี่นาที พระบาทสมเด็จพระปกเกล้าเจ้าอยู่หัวจึงมีพระราชประสงค์ให้ใช้วันที่ ๒๕ พฤศจิกายนเป็นวันสวรรคต และวันที่ ๒๖ พฤศจิกายนเป็นวันเถลิงถวัลยราชสมบัติ ทางราชการได้กำหนดให้วันที่ ๒๕ พฤศจิกายนของทุกปีเป็นวันที่ระลึกวันมหาธีรราชเจ้า และวันที่ ๒๖ พฤศจิกายนเป็นวันเสด็จเถลิงถวัลยราชสมบัติ