พ.ศ. 2431 สมเด็จพระนางเจ้าสว่างวัฒนา บรมราชเทวี ทรงมีพระประสูติกาลพระราชธิดาพระองค์หนึ่ง ทรงได้รับพระราชทานพระนามว่า สมเด็จพระเจ้าลูกเธอเจ้าฟ้าศิราภรณ์โสภณ พิมลรัตนวดี ในขณะเดียวกัน พระนางเจ้าเสาวภาผ่องศรีฯ ทรงสูญเสียพระราชธิดาสองพระองค์ ใน พ.ศ. 2430 เป็นเหตุนำความโทมนัสมาสู่พระนางเจ้าเสาวภาผ่องศรีฯ พระองค์ทรงปรารถนา จะมีพระราชธิดา จึงทรงขอประทานสมเด็จฯเจ้าฟ้าวไลยอลงกรณ์ จาก สมเด็จพระนางเจ้า สว่างวัฒนาฯ ให้เป็นพระราชธิดาในปลายปี พ.ศ. 2431
สมเด็จฯเจ้าฟ้าวไลยอลงกรณ์ ทรงมีพระพี่เลี้ยงชื่อ จันทร์ ชูโต พระพี่เลี้ยงถวายการปรนนิบัติเลี้ยงดู จน พ.ศ. 2462 พระพี่เลี้ยงก็ถึงแก่อนิจกรรม
สมเด็จฯเจ้าฟ้าวไลยอลงกรณ์ ทรงได้รับการศึกษาที่โรงเรียนราชกุมารี ซึ่งตั้งอยู่ ณ พระที่นั่งอัมรินทรวินิจฉัย ทรงเริ่มเข้าศึกษาวันที่ 18 พฤษภาคม พ.ศ. 2436 โดยมีพระยาอิศรพันธ์โสภณ เป็นพระอาจารย์ถวายพระอักษร
ส่วนการศึกษาภาษาอังกฤษ พระอาจารย์ที่ถวายการสอนคือ หม่อมเจ้าหญิงมัณฑารพ กมลาศน์ หม่อมเจ้าหญิงพิจิตรจิราภา เทวกุล หม่อมจันทร์ เทวกุล และพระองค์เจ้าสวัสดิโสภณ
ระหว่างที่ประทับ ณ วังพญาไท สมเด็จฯเจ้าฟ้ากรมหลวงเพชรบุรีราชสิรินธร โปรดทรงกีฬา ได้แก่ โครเกต์ ปิงปอง แบดมินตัน ทรงเล่นกับข้าหลวง และบางคราวทรงเล่นไพ่เบสิค สิ่งที่โปรดมากอีกอย่างก็คือ การเลี้ยงสุนัข ทรงเลี้ยงไว้ 2 ตัว ตัวหนึ่งชื่อ ยิบ เป็นสุนัขพันธ์ต่างประเทศ อีกตัวหนึ่งชื่อ ปลอด เป็นสุนัขไทย
สำหรับหนังสือนั้นโปรดมากเป็นพิเศษ ทุกๆ วัน จะทรงพระอักษรในช่วงบ่าย บางคราวพระพี่เลี้ยงจันทร์ จะนำหนังสือที่ทรงอยู่ไปซ่อนเพื่อที่จะให้พระองค์บรรทม แต่ก็ไม่เป็นผลสำเร็จ เพราะพระองค์จะทรงเล่มอื่นต่อไป หรือไม่ก็จะทรงหาหนังสือนั้นจนพบ สมเด็จฯเจ้าฟ้ากรมหลวงเพชรบุรีราชสิรินธร เคยรับสั่ง กับข้าหลวงว่า ถ้าเกิดไฟไหม้ไม่ต้องเก็บเครื่องเพชร ให้เก็บหนังสือก่อน
สมเด็จพระศรีพัชรินทราฯ ทรงมีพระอาการประชวรมากหลายคราว และต่อมาก็ไม่เสด็จพระราชดำเนินที่ใด คงประทับแต่ในตำหนัก โดยมีแพทย์ที่ถวายการรักษาตลอดเวลา ที่ทรงเริ่มประชวรมา สมเด็จพระศรีพัชรินทราฯ ทรงพระประชวรด้วยพระโรคพระวักกะพิการ ซึ่งเป็นสาเหตุใหญ่ที่ทำให้พระองค์ต้องประชวรเรื่อยมา ระหว่างที่ประชวรจะมีเจ้านาย พระบรมวงศานุวงศ์เสด็จเข้าเฝ้าเยี่ยมอยู่เนืองๆ แต่พระองค์ที่เสด็จบ่อยที่สุดคือ สมเด็จพระนางเจ้าสว่างวัฒนาฯ
วันที่ 20 ตุลาคม 2462 เวลา 8 นาฬิกา สมเด็จพระศรีพัชรินทรา บรมราชินีนาถ พระบรมราชชนนีพันปีหลวง เสด็จสวรรคต สร้างความเศร้าโศกอาลัย อย่างใหญ่หลวง มาสู่พระราชโอสรทุกพระองค์ ตลอดจนพระบรมวงศานุวงศ์ และประชาชนชาวไทยทั่วหน้า
สมเด็จฯ เจ้าฟ้ากรมหลวงเพชรบุรีราชสิรินธร เสด็จพระดำเนินไปรักษาพระองค์ในทวีปยุโรป เมื่อวันที่ 20 พฤษภาคม พ.ศ. 2465 เสด็จโดย เรือซีแลนเดีย เมื่อเรือซีแลนเดียไปแวะที่อียิปต์ ึเป็นโอกาสที่ทรงมีเวลาว่างพอที่ จะแวะทอดพระเนตรปิรามิด และได้ทรงอูฐด้วย
วันที่ 16 สิงหาคม 2465 ถึงกรุงลอนดอน ประเทศอังกฤษ แล้วประทับที่โรงแรม เดอะนิวสตาร์กาเทอร์ แล้วแพทย์ได้ถวายการตรวจพระอาการ ต่อมาแพทย์ได้ทราบสาเหตุที่ทำให ้พระอาการประชวรนั้น เนื่องจากพระวักกะด้านซ้ายอักเสบ สมควรที่จะถวายการผ่าตัดออก 1 ข้าง
สมเด็จฯ เจ้าฟ้ากรมหลวงเพชรบุรีราชสิรินธร เสด็จกลับจากรักษาพระองค์ ถึงสิงคโปร์ วันที่ 19 เมษายน 2467 ในการเสด็จพระดำเนินกลับ ทรงนำสนุขคิงชาลล์จากฝรั่งเศสมาด้วย ต่อมาทรงตั้งชื่อสุนัขว่า ไหว
ในวันที่ 20 เสด็จออกจากสิงคโปร์หลังจาก ที่พระองค์เสด็จกลับถึงกรุงเทพฯ แล้ว พระบรมวงศานุวงศ์เสด็จเยี่ยมพระองค ์กันอย่างมากมาย
