Pertenecía a la casa de Welf y le llamaban «Otón el Niño» para diferenciarlo de su tío, el emperador Otón IV.
En 1213, cuando Otón era aún menor, heredó los estados de su difunto padre.
Su tío Enrique V (hermano de su padre), conde palatino del Rin, había renunciado en 1212 al Condado Palatino del Rin a favor de su único hijo varón, Enrique VI el joven, que murió en 1214.
En 1223 Enrique V estableció a Otón como su sucesor en los dominios de Sajonia y Baviera, para asegurar un heredero varón (pues por aquel entonces solo tenía hijas).
En 1228, Otón I desposó a Matilde (murió en 1261), hija del margrave Alberto II de Brandeburgo.