เมื่อนิวัติประเทศไทย ทรงรับราชการทหารแล้วทรงศึกษาต่อที่โรงเรียนเสนาธิการทหารบก รุ่นที่ 46 เมื่อ พ.ศ. 2520 ทรงเข้าศึกษาในสาขาวิชานิติศาสตร์ รุ่นที่ 2 มหาวิทยาลัยสุโขทัยธรรมาธิราช เมื่อ พ.ศ. 2525 ทรงสำเร็จการศึกษานิติศาสตรบัณฑิต (เกียรตินิยมอันดับ 2) และ พ.ศ. 2533 ทรงได้รับการศึกษา ณ วิทยาลัยป้องกันราชอาณาจักรแห่งสหราชอาณาจักร
เมื่อพระองค์ทรงเจริญพระชนมพรรษา 20 พรรษา พระบาทสมเด็จพระมหาภูมิพลอดุลยเดชมหาราช บรมนาถบพิตร ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้มีการตั้งการพระราชพิธีสถาปนาเฉลิมพระนามาภิไธยสมเด็จพระเจ้าลูกยาเธอ เจ้าฟ้าวชิราลงกรณ ให้ทรงดำรงพระราชอิสริยยศขึ้นเป็น สมเด็จพระบรมโอรสาธิราช เจ้าฟ้ามหาวชิราลงกรณ สยามมกุฎราชกุมาร ในวันที่ 28 ธันวาคม พ.ศ. 2515 ณ พระที่นั่งอนันตสมาคม พระราชวังดุสิต
พระบาทสมเด็จพระวชิรเกล้าเจ้าอยู่หัวทรงแสดงพระองค์เป็นพุทธมามกะที่วัดพระศรีรัตนศาสดาราม เมื่อวันที่ 3 มกราคม พ.ศ. 2509 ก่อนเสด็จพระราชดำเนินไปทรงศึกษาต่อที่ประเทศอังกฤษ ทั้งทรงมีพระราชศรัทธาทรงผนวชในพระพุทธศาสนา โดยพระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดชทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้จัดการพระราชพิธีผนวช ณ พัทธสีมาวัดพระศรีรัตนศาสดาราม ในวันที่ 6 พฤศจิกายน พ.ศ. 2521
โดยมีสมเด็จพระอริยวงศาคตญาณ สมเด็จพระสังฆราช (วาสน์ วาสโน) เป็นพระอุปัชฌาย์ สมเด็จพระญาณสังวร (เจริญสุวฑฺฒโน) เป็นพระกรรมวาจาจารย์ สมเด็จพระธีรญาณมุนี (ธีร์ ปุณฺณโก) ถวายอนุศาสน์ ได้รับถวายพระสมณนามว่า “วชิราลงฺกรโณ” และได้ประทับอยู่ ณ วัดบวรนิเวศวิหาร ตลอดจนทรงลาสิกขาในวันที่ 20 พฤศจิกายน พ.ศ. 2521
บรมราชาภิเษก
ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าโปรดกระหม่อมให้ตั้งการพระราชพิธีบรมราชาภิเษก ในวันที่ 4 พฤษภาคม พ.ศ. 2562 ณ พระบรมมหาราชวัง เขตพระนคร กรุงเทพมหานคร โดยทรงเฉลิมพระปรมาภิไธยตามที่จารึกในพระสุพรรณบัฏว่า "พระบาทสมเด็จพระปรเมนทรรามาธิบดีศรีสินทรมหาวชิราลงกรณ มหิศรภูมิพลราชวรางกูร กิติสิริสมบูรณอดุลยเดช สยามินทราธิเบศรราชวโรดม บรมนาถบพิตร พระวชิรเกล้าเจ้าอยู่หัว"
และมีพระปฐมบรมราชโองการความว่า
"เราจะสืบสาน รักษา และต่อยอด และครองแผ่นดินโดยธรรม เพื่อประโยชน์สุขแห่งอาณาราษฎรตลอดไป"
ขอพระองค์ทรงพระเจริญพระชนมายุยิ่งยืนนาน