道光帝第二任皇后佟佳氏出身高贵。正是她显赫的家世让她获得了嫡妻的身份。
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佟佳皇后先祖乃康熙帝外祖父佟图赖。佟图赖原属汉军旗，历天聪、崇德、顺治三朝。天聪年间，皇太极建汉军八旗，佟图赖为汉军正蓝旗都统（旗主）。顺治初年，顺治帝为表彰佟图赖在清朝定鼎中原过程中立下的汗马功劳，特选佟图赖之女为妃。佟妃后被儿子康熙帝尊为慈和皇太后。佟图赖追封一等承恩公，世袭罔替。佟佳家族也被抬入满洲镶黄旗。佟图赖长子佟国纲承袭一等承恩公。康熙二十九年，佟国纲随康熙帝征噶尔丹，作为皇帝的舅舅，他身先士卒，不幸战死沙场。康熙帝为其举行国葬。佟国纲为佟佳皇后的直系先祖。佟佳皇后的祖辈世代继承一等承恩公。乾隆四十三年，改三等承恩公。
佟佳皇后生于乾隆五十七年五月十七。她是三等承恩公、正白旗满洲副都统、杭州将军舒明阿之女。杭州将军为清朝在全国设立的14个驻防将军之一，从一品。佟佳皇后比道光帝小十岁。
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道光帝为嘉庆帝嫡长子，自幼深受皇祖父乾隆帝和皇父嘉庆帝的喜爱，被寄予很高的期望。嘉庆帝遵照雍正帝定下的规矩，将嫡长子绵宁的名字写在乾清宫正大光明匾后，秘密定为皇储。因此，绵宁的正妻就是未来的皇后。他的嫡妻都是审慎选择的。
绵宁原配嫡福晋钮祜禄氏为开国功臣额亦都之后。高祖父为太师遏必隆（康熙帝孝昭仁皇后和温僖贵妃之父）。嘉庆十三年，钮祜禄氏去世。嘉庆帝谕内阁：“现应给二阿哥绵宁续指福晋，著交户部将京八旗满洲蒙古内外三品以上文武官员之女，未经选过，逾岁及现年十五岁者查明，送赴圆明园选看。其有带往外任者，毋庸令其来京。至此次已经选过者，下届选看之年，毋庸再行豫备选看。”在这次选秀中，十七岁的佟佳氏被选为皇子绵宁继福晋。佟佳氏是在极为严苛的选拔中脱颖而出的，说明其自身条件很不错。
值得一提的是，皇子绵宁此时已有一位侧福晋富察氏。富察氏出身也很不错，她是康熙、雍正、乾隆三朝著名权臣富察马齐的后裔，满洲镶黄旗人。但或许是由于其父查清阿只是正四品的道元，嘉庆帝觉得她出身不够，所以并没有按照前例，将富察氏扶正，而是另外为儿子选妃。令人意外的是，佟佳氏和富察氏脾气相投、情同姐妹。佟佳皇后崩逝后，道光帝每逢元旦，都会派恬嫔富察氏到佟佳皇后生前所居的储秀宫后殿拈香。不得不说，这两个女子都是富有智慧、善于变通之人。
佟佳氏被选为嫡福晋几个月后，绵宁行初定礼，赐宴如仪。由于富察氏落选，几大显贵家族间的关系很微妙。某些大臣未按时参加皇子绵宁的初定宴。嘉庆帝很气愤，特别颁下谕旨，规定以后凡遇吉礼筵宴，俱著定为辰初初刻。其例应与宴之大臣，如届期适有进内承直等事，即著知会扣除，毋庸久候。嘉庆帝的这一举动，无疑巩固了佟佳氏的嫡妻身份。一个月后，绵宁行成婚礼，赐宴如仪。
婚后，夫妻相敬如宾，或许少了热恋的激情，但也有岁月静好的妙处。道光帝曾用“旦夕相依情义笃，昔年忧乐与吾同”这样的句子来形容和佟佳氏之间的感情。两人在潜邸相守十三载。
嘉庆十八年，天理教徒攻进紫禁城，绵宁因护驾有功，封和硕智亲王。嘉庆帝称赞他“忠孝兼备”。佟佳氏夫荣妻贵，成为智亲王嫡福晋。
嘉庆二十五年，刚刚即位的道光帝谕内阁：“朕钦奉皇太后懿旨，皇帝继妃佟佳氏柔嘉维则、孝敬无违。久孚浣濯之风、教宣躬俭，克相肃雝之化、贤著嗣徽。应正中宫，以崇内治。其立为皇后。”
道光二年，道光帝服丧期满，奉皇太后懿旨，命大学士长龄为正使，协办大学士户部尚书英和为副使，持节赍册宝，正式册立继妃佟佳氏为皇后。亲王福晋以下至奉恩将军妻室、公侯伯以下二品大臣以上命妇等俱加恩赐。