雲丹嘉措是俺答汗的曾孫，父親是蘇密爾洪臺吉。三世達賴喇嘛索南嘉措死後第二年，雲丹嘉措誕生於宣府西北邊外擦哈霖兒（今內蒙古商都察汗津）的一個蒙古包裡。據說索南嘉措生前曾指著蘇密爾夫婦居住的蒙古包說：“
這裡幾年後會誕生活佛。”相傳蘇密爾妻子夜夢白衣天神，醒後懷孕。懷孕期間，腹中嬰兒常常振振有聲地念誦六字真經，清晰可聞，眾人紛紛議論說這是活佛降生的徵兆。
公元1589年（萬曆十七年）正月初一，嬰兒誕生了，傳說在他誕生時，彩虹當空，花雨飄降，梵樂陣陣。嬰兒自稱“我是前世達賴喇嘛”，並能辨認出三世達賴喇嘛生前遺物，對於一些佛教儀式也無師自通。土默特僧俗都相信他是三世達賴喇嘛的轉世靈童，虔誠敬奉。在他三歲時被送到青城（今內蒙古呼和浩特）居住學習。當三世達賴喇嘛轉世靈童在蒙古草原誕生的消息傳到西藏後，西藏三大寺（指著名的黃教三大寺院色拉寺、哲蚌寺和甘丹寺）派出以三世達賴喇嘛的管家、世稱獅子管家的巴丹嘉措為首的高僧及其他一些政教首領前往蒙古認定靈童。
公元1592年（萬曆二十年）巴丹嘉措一行在青城見到了靈童，進行了一番細緻的驗證，回藏後又經過仔細研究討論，最後正式確認靈童為三世達賴喇嘛的轉世，取法名雲丹嘉措。由於父母和土默特首領覺得孩子太小，不願讓他立即到西藏去，所以雲丹嘉措仍然留在美麗的草原上生活，度過了童年。公元1602年（萬曆三十年），西藏三大寺再次派人前來迎請雲丹嘉措入藏。八月，十三歲的雲丹嘉措在蒙古軍隊的護送下啟程前往西藏。雲丹嘉描一行經過長城以北的路線到達青海，停留了三個月後，繼續西行，到達藏北熱振寺，在這裡雲丹嘉措正式坐床，成為四世達賴喇嘛。
之後，他前往甘丹寺，沿途受到各大小寺院的熱烈歡迎，收到大量禮物。經過幾個月跋涉，終於抵達雪域中心拉薩。前來迎接的僧俗儀仗馬隊宛如長龍，歡迎的群眾漫山遍野。在眾人的簇擁下，雲丹嘉措進入大昭寺，在佛祖釋迦牟尼像前，正式削髮為僧，受沙彌戒。當時拉薩附近的色拉寺、哲蚌寺、甘丹寺等許多寺院舉行了盛大集會，慶祝雲丹嘉措的到來和受戒。集會上旗帽招展，法幢飄飄，梵樂響亮，鮮花遍地，盛況空前。短暫停留後，雲丹嘉措一行離開大昭寺，來到最大的黃教寺院哲蚌寺。
在哲蚌寺，雲丹嘉措拜另一黃教大師班禪四世為師，學習佛經，師徒相互尊重，相處融洽，感情深厚。公元1604年（萬曆三十二年）正月，雲丹嘉措主持了每年一度在拉薩大昭寺舉行的祈願大法會。各地僧俗人眾蜂湧而來參加大會。會上，雲丹嘉措介紹了祈願法會，講解了佛祖釋迦牟尼的《三十四本生傳》。他用一口流暢的藏語講演，鏗鏘有力，生動精彩，博得人們的交口稱讚。祈願大法會結束後，雲丹嘉措離開大昭寺，巡行訪問了一些寺院和地方首領，然後返回哲蚌寺。
公元1606年（萬曆三十四年）雲丹嘉措前往前藏中心雅隆地區，他首先到達瓊傑達孜（今西藏瓊結縣，該地有吐蕃王朝歷代贊普的陵墓）。當地大小寺院僧眾夾道相迎，當地百姓也載歌載舞表示歡迎。在這裡雲丹嘉措收到大量獻禮，他也向當地貴族首領傳授了長壽灌頂法。隨後又應邀訪問了前藏其他一些地方。翌年，雲丹嘉措來到黃教另一重要寺院札什倫布寺。他的老師、札什倫布寺池巴（法臺）班禪四世率領該寺大小僧眾騎馬遠迎。當班禪四世看到雲丹嘉措步行緩緩走來時，立即翻身下馬迎上前去，師徒相互致敬，在近千名僧人的夾道迎接下，進入札什倫布寺。
他參觀了經堂，瞻仰了一世達賴喇嘛建造的佛像，向廣大僧眾發放了佈施，並向老師班禪四世贈送了豐厚的禮物表達敬意。雲丹嘉措在該寺居住了一段時間，跟隨班禪四世學習了許多灌頂法。後返回哲蚌寺，繼續修習宣講佛法。在這些年裡，西藏南北各地和來自蒙古草原的客商紛紛湧集拉薩向雲丹嘉措獻禮，一些蒙古貴族也經常帶著大量物品前來朝拜，雲丹嘉措給他們傳授教法，發放佈施，從而促進了經濟文化交流。
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