สมเด็จพระอาทิตยวงศ์ เป็นพระราชโอรสองค์รองในสมเด็จพระเจ้าทรงธรรม เป็นพระอนุชาในสมเด็จพระเชษฐาธิราช เสด็จพระราชสมภพเมื่อปี พ.ศ. ๒๑๖๑ เมื่อสมเด็จพระเชษฐา ฯ เสด็จสวรรคตแล้ว เจ้าพระยากลาโหมได้อัญเชิญพระองค์ขึ้นครองราชย์ เมื่อพระชนมายุได้เพียง ๑๐ พรรษา โดยมีเจ้าพระยากลาโหม ฯ เป็นผู้สำเร็จราชการ แต่เมื่อพระองค์ขึ้นครองราชย์ได้เพียงเดือนเศษ บรรดาขุนนางข้าราชการทั้งปวงเห็นว่า พระองค์ทรงพระเยาว์ ไม่สามารถปกครองบ้านเมืองได้ จึงได้
อัญเชิญพระองค์ออกจากราชสมบัติ แล้วอัญเชิญเจ้าพระยากลาโหมสุริยวงศ์ขึ้นเป็นพระเจ้าแผ่นดินต่อไป ทรงพระนามว่า พระเจ้าปราสาททอง
           สมเด็จพระอาทิตยวงศ์ครองราชย์ได้ ๓๘ วัน

           สมเด็จพระเจ้าปราสาททอง เดิมรับราชการในราชสำนักสมเด็จพระเอกาทศรถ ในตำแหน่งมหาดเล็ก ต่อมาได้เป็นที่จมื่นศรีสรรักษ์ ได้ร่วมกับพระศรีศิลป์ สำเร็จโทษพระศรีเสาวภาคย์ แล้วเชิญพระอินทราชาขึ้นครองราชย์ ทรงพระนามว่า สมเด็จพระเจ้าทรงธรรม จมื่นศรีสรรักษ์ได้เลื่อนขึ้นเป็นพระมหาอำมาตย์ และออกญาศรีวรวงศ์ ตามลำดับ เมื่อเกิดเหตุการณ์ที่พวกญี่ปุ่น นำกำลังเข้ามาจะควบคุมพระองค์สมเด็จพระเจ้าทรงธรรม พระยาศรีวรวงศ์ก็สามารถปราบปรามลงได้ จึงได้รับความดีความชอบ และเป็นที่ไว้วางพระราชหฤทัยของสมเด็จพระเจ้าทรงธรรม ให้ดูแลรักษาพระเชษฐาธิราช ผู้เป็นพระราชโอรสที่จะได้ขึ้นครองราชย์ต่อมา
           ในรัชสมัยสมเด็จพระเชษฐาธิราช พระยาศรีวรวงศ์ได้เลื่อนขึ้นเป็นเจ้าพระยากลาโหมสุริยวงศ์ มีอำนาจและอิทธิพลมาก ทำให้สมเด็จพระเชษฐาธิราช เกิดความระแวงและคิดกำจัด แต่เจ้าพระยากลาโหม ฯ รู้ตัวก่อนและควบคุมพระองค์สมเด็จพระเชษฐาธิราชได้ แล้วอัญเชิญพระอาทิตยวงศ์ พระราชโอรสสมเด็จพระเจ้าทรงธรรมขึ้นครองราชย์
           เจ้าพระยากลาโหมสุริยวงศ์ได้ปราบดาภิเษกขึ้นเป็นพระเจ้าแผ่นดิน เมื่อปี พ.ศ.๒๑๗๒ ทรงพระนามว่า สมเด็จพระเจ้าปราสาททอง หรือสมเด็จพระสรรเพชญ์ที่ ๕ แล้วทรงสถาปนาราชวงศ์ใหม่เป็นราชวงศ์ปราสาททอง พระองค์มีพระราชโอรส และพระราชธิดารวมเจ็ดพระองค์
           พระองค์ได้เสด็จยกทัพไปตีเขมร ซึ่งเป็นประเทศราชของกรุงศรีอยุธยา แต่ได้แข็งเมืองมาตั้งแต่รัชสมัยสมเด็จพระเจ้าทรงธรรม
ทำให้เขมรกลับมาเป็นหัวเมืองประเทศราชของกรุงศรีอยุธยาดังเดิม
           ในตอนต้นรัชสมัยของพระองค์ หัวเมืองประเทศราชทางใต้ คิดกบฏยกทัพไปตีเมืองสงขลาและเมืองพัทลุง พระองค์ได้ส่งกองทัพไปปราบปรามได้ราบคาบ แต่ในขณะเดียวกันก็เสียเมืองเชียงใหม่ และหัวเมืองล้านนาแก่พม่า
            ในรัชสมัยของพระองค์ได้มีการตรากฎหมายที่สำคัญ เช่น พระไอยการลักษณะอุทธรณ์ พระไอยการลักษณะมรดก พระไอยการลักษณะกู้หนี้ และพระธรรมนูญ
            ในปีจุลศักราช ๑๐๐๐ ตรงกับปีขาล (พ.ศ.๒๑๘๑) ซึ่งมีความเชื่อกันว่าจะเกิดเหตุร้ายแรงถึงขั้นกลียุค พระองค์จึงทรงให้จัดพิธีลบศักราช เปลี่ยนจากปีขาลเป็นปีกุน แล้วแจ้งให้หัวเมืองน้อยใหญ่รวมทั้งเมืองประเทศราช ให้ใช้ปีศักราชตามที่ทางกรุงศรีอยุธยากำหนดขึ้นมาใหม่
           ในปี พ.ศ.๒๑๗๕ พระองค์ได้โปรดเกล้า ฯ ให้สร้างพระที่นั่งไอศวรรย์ทิพยอาสน์ พร้อมทั้งหมู่พระราชนิเวศ และวัดชุมพลนิกายาราม ขึ้นที่บางปะอิน อันเป็นสถานที่ประสูติของพระองค์ สำหรับไว้เป็นที่แปรพระราชฐาน
           พระองค์มีความเลื่อมใสศรัทธาในพระบวรพุทธศาสนาเป็นอย่างยิ่ง ได้ทรงสถาปนาวัดสำคัญ ๆ หลายวัด เช่น วัดไชยวัฒนาราม วัดพระศรีสรรเพชญ์ และวัดชุมพลนิกายาราม ได้โปรดเกล้า ฯ ให้ปฏิสังขรณ์พระปรางค์วัดมหาธาตุ และโปรดที่จะเสด็จพระราชดำเนินทางชลมารค ไปทรงนมัสการรอยพระพุทธบาทที่สระบุรี สมเด็จพระเจ้าปราสาททองเสด็จสวรรคต เมื่อปี พ.ศ.๒๑๙๙ ครองราชย์ได้ ๒๗ ปี