พระมหากษัตริย์ของไทยทุกยุคทุกสมัย แม้ตามราชประเพณีจะต้องทรงเป็นพุทธศาสนิกชน อันเป็นศาสนาประจำชาติ แต่ก็ทรงเป็นองค์เอกอัครศาสนูปถัมภกของทุกศาสนา พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดชก็เช่นกัน ทรงปฏิบัติตามแบบอย่างของพระบรมราชบุรพการี ทรงมีพระราชประสงค์จะได้ทรงผนวชในบวรพุทธศาสนา
ในปี ๒๔๙๙ สมเด็จพระวชิรญาณวงศ์ พระสังฆราช ผู้ที่ทรงนิยมนับถือโดยวิสาสะอันสนิท และถือว่ามีคุณูปการส่วนพระองค์มามาก ได้ประชวรอย่างหนัก พระอาการเป็นที่น่าวิตกจนแทบไม่มีหวัง แต่เดชะบุญได้หายประชวรอย่างน่าอัศจรรย์ พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวจึงทรงพระราชดำริว่า ถ้าได้ทรงผนวชโดยสมเด็จพระวชิรญาณวงศ์ทรงเป็นพระอุปัชฌาย์แล้ว จะเป็นที่สมพระราชประสงค์ ในอันที่จะได้แสดงพระราชคารวะและศรัทธาในพระองค์ท่านเป็นอย่างดี จึงได้ตกลงพระราชหฤทัยที่จะทรงผนวช เพื่อทรงพระราชอุทิศพระกุศลสนองพระเดชพระคุณภายในปีนั้น
เมื่อทรงตัดสินพระราชหฤทัยที่จะทรงผนวชแล้ว ได้ทรงแจ้งพระราชประสงค์ให้นายกรัฐมนตรีทราบ และได้นำกระแสพระราชดำริหารือรัฐบาลเพื่อจะทรงตั้งสมเด็จพระนางเจ้าฯ พระบรมราชินี เป็นผู้สำเร็จราชการแทนพระองค์กำหนดวันทรงผนวชคือวันที่ ๒๒ ตุลาคม ๒๔๙๙ และลาผนวชในวันที่ ๕ พฤศจิกายนต่อมา โดยจะจำพรรษาที่วัดบวรนิเวศ
ครั้นเมื่อวันที่ ๑๘ ตุลาคม ได้ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯให้เชิญเสด็จพระบรมวงศานุวงศ์ ข้าทูลละออง และทูตานุทูต ไปเข้าเฝ้าที่พระที่นั่งอมรินทรวินิจฉัยเป็นมหาสมาคม เพื่อทรงแถลงพระราชดำริในการที่จะเสด็จออกผนวช ในเวลา ๑๖.๐๐ น.ได้เสด็จพระราชดำเนินไปยังมหามณเฑียรในพระบรมมหาราชวัง ทรงจุดธูปเทียนบูชาพระสยามเทวาธิราช แล้วเสด็จยังหอพระธาตุมณเฑียร เพื่อถวายสักการะถวายบังคมพระบรมอัฐิ และพระอัฐิพระบรมราชบุรพการีในการที่ทรงผนวช แล้วเสด็จออกพระที่นั่งอมรินทรวินิจฉัย มีพระราชดำรัสต่อพระบรมวงศานุวงศ์ ข้าทูลละอองธุลีพระบาท และทูตานุทูตซึ่งเข้าเฝ้าอยู่ ณ ที่นั้น ดังต่อไปนี้
“ข้าพเจ้ามีความยินดีที่พระบรมวงศานุวงศ์ คณะองคมนตรี คณะรัฐมนตรี ตลอดจนคณะทูตานุทูตต่างประเทศ สมาชิกสภาผู้แทนราษฎร และบรรดาข้าราชการทั้งฝ่ายทหารและพลเรือน ได้มาร่วมชุมนุมกันในมหาสมาคมนี้ จึงขอแถลงดำริที่จะบรรพชาอุปสมบทในพระศาสนาให้ทราบโดยที่พระพุทธศาสนาเป็นศาสนาประจำชาติของเรา ทั้งตามความศรัทธาเชื่อมั่นของข้าพเจ้าเอง ก็เห็นเป็นศาสนาที่ดีศาสนาหนึ่ง เนื่องในบรรดาสัจธรรมคำสั่งสอนอันชอบด้วยเหตุผล จึงเคยคิดอยู่ว่าถ้าโอกาสอำนวย ข้าพเจ้าควรได้บวชสักเวลาหนึ่งตามราชประเพณี ซึ่งจักเป็นทางสนองพระเดชพระคุณพระราชบุรพการีตามคตินิยมด้วย และนับตั้งแต่ข้าพเจ้าได้ครองราชย์สืบสันตติวงศ์ต่อจากสมเด็จพระเชษฐาธิราชก็ล่วงมาสิบปีแล้ว เห็นว่าน่าจะถึงเวลาที่ควรจะทำตามความตั้งใจไว้นั้นแล้วประการหนึ่ง อนึ่ง การที่องค์สมเด็จพระสังฆราชหายประชวรมาได้ในการประชวรครั้งหลังนี้ ก่อให้เกิดความปีติยินดีแก่ข้าพเจ้ายิ่งนัก ได้มาคำนึงว่า ถ้าในการอุปสมบทของข้าพเจ้าได้มีองค์สมเด็จพระสังฆราชมาเป็นพระอุปัชฌาย์แล้ว ก็จักเป็นการแสดงออกซึ่งเป็นการศรัทธาเคารพในพระองค์ท่านของข้าพเจ้าได้อย่างเหมาะสมอีกประการหนึ่ง จึงได้ตกลงใจที่จะบรรพชาอุปสมบทในวันที่ ๒๒ เดือนนี้
ในส่วนกิจการของบ้านเมืองนั้น ด้วยความเห็นชอบของสภาผู้แทนราษฎร ข้าพเจ้าก็ได้แต่งตั้งสมเด็จพระบรมราชินีเป็นผู้สำเร็จราชการแทนพระองค์ในระยะเวลาที่ข้าพเจ้าบวชอยู่นั้นไว้แล้ว ขอให้ทุกๆฝ่ายจงสมัครสมานกัน ช่วยกันรักษาราชการให้ดำเนินไปด้วยดีเถิด
ข้าพเจ้าขอขอบในรัฐบาล ที่ได้รับภาระจัดเตรียมการบรรพชาอุปสมบทของข้าพเจ้าด้วยความตั้งใจดี ขอบใจทุกท่านที่มีส่วนช่วยให้การนี้ได้เป็นไปตามประสงค์ ทั้งขอขอบใจทุกๆท่านที่แสดงความปรารถนาดีมาร่วมประชุมกันในที่นี้ ขอจงได้รับส่วนกุศลอันจักพึงมีจากการที่ข้าพเจ้าบรรพชาอุปสมบทครั้งนี้โดยทั่วกัน
ขอคุณพระศรีรัตนตรัย จงคุ้มครองท่านทั้งปวง ให้มีความสุขความเจริญรุ่งเรืองด้วยเทอญ”
แล้วเสด็จขึ้นในทางสู่พระที่นั่งสุทไธศวรรยปราสาท โปรดเกล้าฯให้ราษฎรเข้าเฝ้าฯที่หน้าพระที่นั่ง ทรงมีพระราชดำรัสแก่ราษฎรและมีการถ่ายทอดทางวิทยุกระจายเสียงไปทั่วประเทศ ดังนี้
“ข้าพเจ้ามีความยินดีที่ท่านทั้งปวงได้มาร่วมประชุมกัน ณ ที่นี้ ขอถือโอกาสแจ้งดำริที่จะบรรพชาอุปสมบทให้อาณาประชาราษฎรทราบทั่วกัน
อันพระพุทธศาสนาซึ่งเป็นศาสนาประจำชาติของเรานี้ ตามความอบรมที่ได้รับมาก็ดี ตามความศรัทธาเชื่อถือส่วนตัวข้าพเจ้าก็ดี เห็นเป็นศาสนาที่ดีศาสนาหนึ่ง มีคำสั่งสอนในคนประพฤติตนเป็นคนดี ทั้งเพียบพร้อมด้วยบรรดาสัจธรรมอันชอบด้วยเหตุผลน่าเลื่อมใสยิ่งนัก ข้าพเจ้าจึงเคยคิดอยู่ว่า ถ้าโอกาสอำนวยก็น่าจักได้อุปสมบทในพระศาสนาตามพระราชประเพณีสักเวลาหนึ่ง ซึ่งจักเป็นทางสนองพระเดชพระคุณพระราชบุพการีตามคตินิยมอีกโสตหนึ่งด้วย และนับตั้งแต่ข้าพเจ้าขึ้นครองราชย์สืบสันตติวงศ์มาก็เป็นเวลาช้านานพอสมควรแล้ว น่าจะเป็นโอกาสที่จะทำตามความตั้งใจไว้นั้นได้แล้วประการหนึ่ง อนึ่งการที่สมเด็จพระสังฆราชซึ่งทรงมีคุณูปการในการส่วนตัวข้าพเจ้า ได้หายประชวรในครั้งหลังนี้ ก่อให้เกิดความปีติยินดีแก่ข้าพเจ้าเป็นอันมาก มาคำนึงดูเห็นว่าถ้าในการที่ข้าพเจ้าจะอุปสมบทนี้ ได้พระองค์ท่านเป็นพระอุปัชฌาย์ด้วยแล้ว ก็จะเป็นการแสดงออกซึ่งความศรัทธาเคารพของข้าพเจ้าที่มีต่อพระองค์ท่านได้อย่างเหมาะสมด้วยอีกประการหนึ่ง อาศัยเหตุเหล่านี้จึงได้ตกลงใจที่จะอุปสมบทในวันที่ ๒๒ เดือนนี้
ส่วนกิจการบ้านเมืองนั้น ก็หวังว่าในระยะเวลาที่ข้าพเจ้าจะบวชนี้ คงไม่มีสิ่งหนึ่งสิ่งใดขัดข้อง โดยความเห็นชอบของสภาผู้แทนราษฎร ข้าพเจ้าก็ได้แต่งตั้งสมเด็จพระบรมราชินีเป็นผู้สำเร็จราชการแทนพระองค์ไว้แล้ว ขอท่านทั้งหลายจงช่วยกันรักษาความสงบสุข ให้กิจการบ้านเมืองของเราดำเนินไปด้วยดีเถิด
ขอคุณพระศรีรัตนตรัย ได้อภิบาลคุ้มครองท่านทั้งปวงให้มีความสุขสวัสดี ขอทุกท่านจงมีส่วนได้รับกุศลความดีงามอันพึงจักมี จากการที่ข้าพเจ้าเข้าอุปสมบทในพระศาสนาครั้งนี้โดยทั่วกันด้วยเทอญ”
แต่แล้วในคืนวันที่ ๒๑ ตุลาคม สมเด็จพระสังฆราชก็ทรงประชวรอีกอย่างกะทันหัน ปรอทขึ้นถึง ๑๐๔ องศา แพทย์ต้องถวายน้ำเกลือ และเกรงกันว่าจะเสด็จไปเป็นพระอุปัชฌาย์ไม่ได้ แต่แล้วเมื่อถึงกำหนดเวลาตามพระราชพิธีก็เสด็จไปพระอุโบสถวัดพระศรีรัตรศาสดารามได้โดยพระเก้าอี้เข็น
พอถึงวันที่ ๒๒ ตุลาคม ๒๔๙๙ เวลา ๑๔.๐๐ น. พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวเสด็จฯมายังวัดพระศรีรัตนศาสดาราม เสด็จฯสู่ที่เปลื้องเครื่องหลังพระอุโบสถ สมเด็จพระราชชนนีทรงจรดพระกรรบิดถวายเจริญพระเกศา แล้วภูษามาลาถวายต่อจนเสร็จ
ครั้นเวลา ๑๕.๐๐ น.ล่วงแล้ว พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวทรงเครื่องตามแบบผู้อุปสมบท เสด็จฯขึ้นสู่พระอุโบสถทางพระทวารหลัง เสด็จฯออกหน้าพระฉาก ทรงมนัสการพระพุทธมหามณีรัตรปฏิมากร พระสัมพุทธพรรณี พระพุทธรูปสนองพระองค์ทั้งสองพระองค์เป็นการส่วนพระองค์ตามพระราชประเพณี แล้วสมเด็จพระราชชนนีถวายไตรและบาตรสำหรับอุปสมบท ในพระอุโบสถมีพระสงฆ์ผู้นั่งหัตถบาสรวม ๓๐ รูป มีสมเด็จพระสังฆราช (ม.ร.ว.ชื่น นพวงศ์ ฉายา สุจิตฺโต ป.๗) เป็นประธานอยู่ด้านเหนือ ทางด้านใต้มีพระบรมวงศานุวงศ์ คณะองคมนตรี คณะรัฐมนตรี ประธานสภาผู้แทนราษฎร และข้าราชการผู้ใหญ่ นอกนั้นเฝ้าที่ชานพระอุโบสถทั้งหน้าหลัง พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวเสด็จฯเข้าไปขอบรรพชาในท่ามกลางพระสงฆ์ต่อสมเด็จพระสังฆราช สมเด็จพระสังฆราชถวายโอวาทสำหรับบรรพชา แล้วพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวเสด็จฯกลับเข้าในฉาก ทรงกาสาวพัสตร์ เสด็จเข้าไปปรับสรณะและศีลต่อสมเด็จพระสังฆราช สำเร็จบรรพชากิจเป็นสามเณรแล้ว ทรงขอนิสัยสมเด็จพระสังฆราชเป็นพระราชอุปัธยาจารย์ ถวายพระสมณนามว่า “ภูมิพโล” ทรงขออุปสมบท พระสงฆ์ถวายการอุปสมบท โดยมีสมเด็จพระสังฆราชเป็นพระราชอุปัธยาจารย์ และพระศาสนโสภณ (จวน อุฏฐายี ป.๙) วัดมกุฎกษัตริยาราม เป็นพระราชกรรมวาจาจารย์ เมื่อทรงรับอุปสมบทเสร็จ เป็นอันดำรงภิกขุภาวะโดยสมบูรณ์แล้ว สมเด็จพระวันรัต (ปลด กิตฺติโสภโณ ป.๙) วัดเบญจมบพิตรถวายอนุศาสน์ แล้วพระภิกษุพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวทรงรับไทยธรรมของหลวงจากสมเด็จพระนางเจ้าฯพระบรมราชินี ในหน้าที่ผู้สำเร็จราชการแทนพระองค์ ทรงรับไทยธรรมของสมเด็จพระราชชนนี ทรงรับดอกไม้ธูปเทียนจากสมเด็จพระนางเจ้ารำไพพรรณี พระบรมราชินีในรัชกาลที่ ๗ ในพระนามพระบรมวงศานุวงศ์ จากประธานองคมนตรีในนามคณะองคมนตรี จากนายกรัฐมนตรี ในนามคณะรัฐมนตรีและข้าราชการทุกฝ่าย จากประธานสภาผู้แทนราษฎร ในนามของสภาและปวงชน คณะสงฆ์ออกไปจากพระอุโบสถ เป็นอันเสร็จพิธี
ในเวลา ๑๗.๔๓ น. พระภิกษุพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวเสด็จทรงรถยนต์พระที่นั่ง พร้อมด้วยสมเด็จพระสังฆราช พระราชอุปัธยาจารย์ สู่วัดบวรนิเวศวิหาร ระหว่างทางมีราษฎรมาเรียงรายคอยเฝ้าฯมืดฟ้ามัวดินตลอดเส้นทาง ห้างร้านต่างตั้งโต๊ะบูชา โดยเฉพาะหน้าวัดบวรมีประชาชนมาชุมนุมกันแน่นขนัด จนกระทั่งตำรวจที่รักษาการณ์เป็นลม
ในการทรงผนวชนี้ พระภิกษุพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวได้ทรงปฏิบัติกิจของสงฆ์โดยเคร่งครัด โดยเฉพาะการเสด็จรับบาตร ในวันที่ ๒๘ ตุลาคม อันเป็นวันที่ ๗ ของการทรงผนวช ได้เสด็จไปทรงรับบาตร ณ พระที่นั่งอัมพรสถาน
วันที่ ๒๙ ตุลาคม เสด็จฯไปทรงรับบาตร ณ วังสระปทุม ซึ่งสมเด็จพระราชชนนี สมเด็จพระพี่นาง และเจ้านายชั้นหม่อมเจ้าถวายบิณฑบาต อาทิ หม่อมอลิซาเบธ รังสิต ในกรมพระชัยนาทนเรนทร เป็นต้น
วันที่ ๓๑ ตุลาคมเสด็จฯทรงรับบาตรที่ทำเนียบรัฐบาล
ในวันที่ ๔ พฤศจิกายน อันเป็นวันที่ ๑๔ ของการทรงผนวช พระภิกษุพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวได้เสด็จพระราชดำเนินไปรับบาตรจากประชาชนโดยไม่มีหมายกำหนดการ เสด็จขึ้นรถสถานีวิทยุ อ.ส.ไปทางสะพานวันชาติ ผ่านหน้าวังสวนกุหลาบ ถนนราชวิถี ถนนริมคลองประปา สะพานควาย แล้วเสด็จมาทางถนนพหลโยธิน อนุสาวรีย์ชัยสมรภูมิ ราชเทวี ถนนเพชรบุรี ทรงแวะรับบาตรจากประชาชนตามจุดต่างๆ สร้างความตื่นเต้นแก่ประชาชนที่ออกใส่บาตรในเช้าวันนั้น ไม่คาดคิดว่าจะได้ใส่บาตรพระภิกษุพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว เมื่อเสด็จกลับมาถึงวัดบวรฯ ยังมีคนที่รู้ข่าวมาดักถวายอาหารคาวหวานใส่บาตรอีก
ในวันที่ ๕ พฤศจิกายน อันเป็นวันที่ ๑๕ แห่งการทรงผนวช และเป็นวัดสุดท้ายที่ทรงดำรงสมณเพศ ในตอนเช้าทรงปลูกต้นสัก ๑ ต้นที่ข้างพระตำหนักปั้นหยา และทรงปลูกต้นสนฉัตร ๒ ต้นทีหน้าพระตำหนักทรงพรต
ในเวลา ๑๐.๑๕ น. เสด็จออกพระตำหนักปั้นหยาในพระราชพิธีลาผนวช ทรงจุดธูปเทียนเครื่องนมัสการ แล้วทรงประกาศลาสิขาบทต่อพระสงฆ์ แล้วเสด็จไปทรงเปลื้องผ้ากาสาวพัสตร์
เนื่องจากสมเด็จพระนางเจ้าฯ พระบรมราชินี ได้ทรงปฏิบัติหน้าที่ผู้สำเร็จราชการแทนพระองค์ระหว่างที่ทรงผนวช และได้ทรงปฏิบัติหน้าที่ด้วยดี ทั้งด้านศาสนาและการเมือง จึงทรงพระกรุณาโปรดเกล้าโปรดกระหม่อมให้สถาปนาขึ้นเป็น สมเด็จพระนางเจ้า พระบรมราชินีนาถ นับเป็นพระองค์ที่ ๒ รองจากสมเด็จพระศรีพัชรินทราบรมราชินีนาถในรัชกาลที่ ๕ ซึ่งได้ทรงเป็นผู้สำเร็จราชการแทนพระองค์ เมื่อคราวที่พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวเสด็จพระราชดำเนินยุโรป