刘据作为嫡长子深受汉武帝的喜爱
汉武帝刘彻即位之后的十余年里一直无子。直到元朔元年（前128年）春天，卫子夫为时年29岁的汉武帝刘彻诞下第一位皇子，武帝异常欣喜。当时朝堂中有两位善于写辞赋文章的官员分别是枚皋及东方朔，欢喜中的武帝便命令枚皋及东方朔作《皇太子生赋》及《立皇子禖祝》之赋 ；同时，为感谢上苍赐予他的第一位皇子，仲春二月 ，武帝修建了婚育之神高禖（句芒）神之祠以祭拜之。这位皇长子就是刘据。
元狩元年（前122年），汉武帝将时年7岁的刘据立为皇太子 ，并大赦天下。刘据稍稍长大后，汉武帝开始在群臣中为刘据甄选老师。时任沛太守的石庆因家教严明，被汉武帝选为刘据的太子太傅。
汉武帝为了培养刘据十分用心
此时，因汉武帝尊崇《公羊》学，故又派德高望重的文学之士辅导刘据学习《公羊春秋》。待到刘据通晓《公羊》之后，喜欢《谷梁》而想学习，当时有一位专门研习《谷梁传》的学者瑕丘江公，与研习《公羊》的董仲舒齐名。于是刘据开始私下里向瑕丘江公受习《谷梁》。
汉武帝对刘据的培养十分用心，继石庆之后，汉武帝先后选拔严青翟 、石庆之子石德任刘据的太子少傅，赵周 、周勃之孙周建德 、卜式任刘据的太子太傅。
刘据成年之后，汉武帝为其修建了博望苑，准其组建自己的太子班底
刘据成年后，按礼制迁往太子宫。作为太子行冠礼的礼物，武帝专程为刘据在长安城南，覆盎门（又称杜门）外五里 ，修建了一座苑囿，取广博观望之意 ，称为博望苑。 虽然汉武帝本意不喜欢臣子结交宾客 ，但却专修此苑赐予刘据，以作为其交往宾客之用，并允许刘据可以依照自己的兴趣喜好行事。
父子相知的幸福时光此时的刘据意气风发，汉武帝对自己的这个儿子也是十分信任。
史载：上每行幸，常以后事付太子，宫内付皇后。有所平决，还，白其最，上亦无异，有时不省也。上用法严，多任深刻吏。太子宽厚，多所平反，虽得百姓心，而用法大臣皆不悦。皇后恐久获罪，每戒太子，宜留取上意，不应擅有所纵舍。上闻之，是太子而非皇后。
汉武帝执政时，经常外出巡游，而每当汉武帝出宫，便会将国事交付给刘据，命他监国理政。刘据并没有因为只是监国而畏缩不前，他总是尽心处理政事。汉武帝对刘据也是十分信任，每次回宫之后，刘据向他汇报自己对政事的处理结果，汉武帝均表示支持，甚至从不主动要求刘据汇报监国事宜。
汉武帝虽治国严苛，却赞赏刘据温和的治国理念
汉武帝用法严厉，喜欢任用酷吏；而刘据则性格宽厚，他经常将一些他认为处罚过重的事进行平反。刘据这样做虽然深得百姓之心，却在无形之中惹怒了那些酷吏。卫子夫害怕长此下去会引来祸事，便告诫刘据应该注意顺从汉武帝的意思，不应擅自做主。汉武帝听说此事之后，反而赞赏刘据，批评卫子夫。刘据也在汉武帝的支持下，努力学习着为君之道。
尽管刘据尽心履行太子的职责，但他的太子之位，也曾受到过威胁。
史载：及长，性仁恕温谨，上嫌其材能少，不类己；而所幸王夫人生子闳，李姬生子旦、胥，李夫人生子，皇后、太子宠浸衰，常有不自安之意。
在刘据之后，汉武帝宠幸的其他夫人相继为他生下齐王刘闳，燕王刘旦、广陵王刘胥、昌邑王刘髆四个皇子。而卫子夫因为时间流逝，容貌衰减，渐渐不受汉武帝的宠爱，加之汉武帝偶尔抱怨刘据性格仁慈宽厚、温和谨慎，不像自己，这让卫子夫和刘据时常感到内心不安。
