汉宣帝甘露三年（前51年），刘骜出生于长安甲馆画堂。汉宣帝很喜欢这个嫡皇孙，亲自为他取名为刘骜（骜即骏马），字太孙，经常把他放在自己身边。

黄龙元年（前49年），汉宣帝去世，刘骜的父亲刘奭继位，是为汉元帝。初元二年（前47年）四月，刘骜被立为太子。青年时的刘骜爱读经书，喜欢文辞，宽博谨慎。有一次元帝急诏刘骜，他不敢横越驰道（皇帝专用道路），绕了一圈迟迟才面见元帝，元帝知道了事情始末之后，非常的高兴，下令以后太子可以直接穿越驰道。

随着年龄增长，刘骜开始终日沉湎于玩乐，生母王皇后也不得元帝宠幸。

建昭四年（前35年），中山哀王刘竟去世，太子刘骜前往吊丧。刘竟是汉元帝的幼弟，和刘骜游学一块长大。汉元帝望见刘骜，感动怀念刘竟，悲伤不能自止，但刘骜到了跟前却没有哀伤的表情，汉元帝很恼火地说：“哪里会有一个人不慈和仁爱却可以奉祀宗庙，作百姓父母的呢！ ”意思就是说刘骜不配人主。汉元帝把这番话告诉了自己的宠臣，曾被他诏令护佑太子的史丹 ，史丹脱下帽子向汉元帝谢罪说：“臣的确见陛下哀痛中山王，到了因为感伤而伤身的情况。早上太子准备进见，臣私自嘱咐不要哭泣，以免陛下感伤。罪在臣下，当死。”汉元帝听后，责怪的意思才慢慢消解。

元帝曾想改立宠妃傅昭仪之子，“多才艺”的山阳王刘康（汉元帝第二子，哀帝刘欣之父）为太子 ，因为刘骜是宣帝爱孙以及史丹力保刘骜太子之位的缘故，元帝没有付诸实施。

竟宁元年（前33年），汉元帝病卧后宫，傅昭仪及其儿子定陶王刘康，常在榻前侍奉，而皇后王政君和太子刘骜却难得见上皇帝一面。王政君和刘骜忧心忡忡，一筹莫展。就在这关键时刻，史丹借着贴身宠臣的身份可以直入寝殿探病，趁寝殿中只有元帝一人时，独自闯入室内，伏在元帝床前声泪俱下地为太子求情。元帝心肠软，“优游不断”，见史丹泣不成声，竟大为感动，长长叹了一口气，表示不会废黜太子。史丹听后心里有底，连连叩头请罪。汉元帝接着说：“我的病恐怕不会有好转的可能，希望你好好辅佐皇太子，不要辜负我的重托！”刘骜皇太子的地位这才稳定下来。

竟宁元年（前33年）五月，汉元帝刘奭崩。六月，皇太子刘骜继承皇位，是为汉成帝。刘骜的母亲王政君被尊为皇太后，从此外戚王氏家族登上了西汉的政治舞台，也为后来的王莽乱国埋下了伏笔。

外戚王氏擅权之所以得以实现，与汉成帝关系非常密切，当时外戚和宦官势力不断坐大，汉成帝便采取了一系列制衡政策。

首先，汉成帝利用外戚打击宦官势力。汉成帝用明升暗降的办法任命权臣石显为长信中太仆，使其离开权力中心丧失实权，然后丞相匡衡和御史大夫张谭等人联名上疏揭露石显及其党羽过去的罪恶。石显被免官逐回家乡，死于中途，其走卒也纷纷被免官。

其次，汉成帝利用外戚和朝臣抑制另一派外戚。成帝继位，王凤首先排挤了能力强、名声大的冯昭仪的弟弟冯野王，又迫使许皇后之父许嘉引退。

再次，王凤排挤丞相王商。王商的父亲王武是汉宣帝的舅舅，堂兄王接曾任大司马车骑将军。这也是一支活跃于元、成政坛上的外戚家族。当时惟一能与王凤相抗衡的，就是王商。王商在政坛上稳步高升，不但有外戚家族的背景，而且政治识见和能力，都不在王凤之下。两人在许多问题上议论不同，关系渐渐紧张。王凤与外戚史丹合谋，派人秘密调查王商的隐私，又教唆频阳（今陕西富平）人耿定上疏诬陷王商。汉成帝觉得难以查证，可是王凤坚持要查办，成帝无奈，只得免去王商的丞相职务。王商被免相仅三日，就大口吐血，悲愤而死。其子弟亲戚有在宫中任职的，一律被赶出长安城。至此，王凤专制朝政，已没有了强大的反对派。

汉成帝的制衡政策运用的并不成功，太后王氏一族势力不断壮大，成为最后的胜利者。太后王政君的七个兄弟都被封侯，老大王凤官位高至大司马大将军领尚书事，王政君的侄子王莽也开始崭露头角，王商死后，朝中再无可以节制王氏一族的力量，这一切都为王莽篡汉创造了条件。

在还未继承帝位的时候，汉成帝就已经沉湎于酒色，登基之后更肆无忌惮。汉成帝有一个男宠张放，史书上记载他“少年殊丽，性开敏” 。汉成帝对他十分宠爱，平日里“与上卧起，宠爱殊绝”，还将张放提拔成中郎将，两人经常一起微服私访，汉成帝在外出游玩时假称是张放的家人，由此可见张放当时受宠的程度。

此事引起了朝臣的不满，各种言论传到了太后王政君的耳中，再加上几个国舅的煽风点火，太后就将张放以莫须有的罪名流放。汉成帝不堪思念之苦，多次召张放回京团聚，之后又迫于压力把张放放逐，据史书记载，“故常涕泣而遣之” ，如此反反复复，除此之外成帝还“玺书劳问不绝”，千里传递书信；之后则顾忌宠妃赵氏姐妹不再进行；而张放则“思慕哭泣而死”。

汉成帝即位起，就花了大量金钱，建造霄游宫、飞行殿和云雷宫供自己淫乐。他最初专宠少年结发妻子许皇后，前后20年，生了一儿一女，皆夭折，这引起了王氏集团的担心无嗣，让汉成帝恩宠六宫，后来许皇后色衰，成帝便也移情别恋，开始宠爱班婕妤。班婕妤生了一个男孩，数月即夭折。班婕妤美而不艳，丽而不俗，又博通文史，知书达礼，她没有一般女子“好妒”的毛病，把侍女李平进献给汉成帝，李平又得宠幸，也被封为婕妤。汉成帝说：“当初孝武帝的卫皇后也从微贱而起。”因此赐李平姓“卫”，她就成了卫婕妤。

汉成帝时曾经有数次灾异现世，刘向、谷永等大臣皆归咎于许皇后，说是由于她“专宠”造成的。于是，许皇后的“椒房掖廷用度”被减省，甚至最后连皇帝的面也见不上了。许皇后一肚子怨气无从发泄，她的姐姐、平安侯夫人许谒背地里巫蛊恶毒诅咒后宫有身孕的妃子。此事被成帝的另一宠妃赵飞燕揭发，许谒等人巫蛊被处死，许皇后连坐被废黜，后来被赐死。

皇后的位置空缺两年，成帝有册立赵飞燕为后的想法，太后王政君以其身世低微、非侯门女为由阻拦。后由淳于长从中斡旋，汉成帝封赵飞燕的父亲为成阳侯，赵飞 燕成了侯门之女，才登上了皇后的宝座。

永始元年（前16年），汉成帝立赵飞燕为皇后，同时晋赵合德为昭仪，又把昭阳殿赐给赵合德一人居住。为了感谢淳于长斡旋之功，成帝赐淳于长关内侯，不久又封为定陵侯。

成帝为了取悦新皇后，令工匠在皇宫太液池建造了一艘华丽的御船，叫“合宫舟”。一天，成帝带着飞燕一同泛舟赏景。飞燕穿着南越所贡云英紫裙、碧琼轻绡，一面轻歌《归凤送远》之曲，一面翩翩起舞，成帝令侍郎冯无方吹笙以配飞燕歌舞。舟至中流，狂风骤起，险些将身轻如燕的赵飞燕吹倒，冯无方奉成帝之命救护，扔掉乐器，拽住皇后的两只脚不肯松手，飞燕则继续歌舞。此后，宫中便流传“飞燕能作掌上舞”的佳话。

赵飞燕

正当赵飞燕沉浸在母仪天下的荣华与威势之中时，却失了宠。得宠的是赵合德，从小与赵飞燕一起长大，对姐姐十分尊敬，在成帝面前为她百般回护，因而飞燕的地位并未因皇帝移宠而动摇。赵氏姐妹，尤其是赵合德，专宠十年有余，但两人皆无子。

宫中有个叫曹伟能的女官，怀上了成帝的孩子，临产时，赵合德命中黄门田客拿着皇帝的诏书，毒死了曹姬，取走了婴儿，最终不知下落。后来嫔妃许美人怀孕，汉成帝暗中派御医去探视，又送给许美人三粒名贵的养身丸药，做保胎之用。许美人生了儿子以后，赵合德知道了，大哭大闹了一场，最后胁迫成帝亲手掐死了自己的儿子。赵氏姐妹的残忍令人发指，而汉成帝的昏蒙也无以复加。当时有讥刺赵飞燕童谣道：“燕燕，尾涎涎，张公子，时相见。木门仓琅根，燕飞来，啄皇孙。皇孙死，燕啄矢。

汉成帝结发妻子许皇后先后生下一儿一女，但不久都早夭；之后与班婕妤有一子，也早夭；后来宠幸赵飞燕、赵合德姐妹，皆无子，而赵氏姐妹迫害后宫，导致汉成帝最终绝后，皇位只能由侄子继承。绥和元年，汉成帝册封异母弟定陶恭王刘康之子刘欣为皇太子。

就在立刘欣为皇太子的第二年，即绥和二年（前7年）二月，出现了异乎寻常的天象，光耀汉王朝的火星竟然失去了往日的光采，似乎是被水浇了一样。一时间人心惶惶，都认为是皇帝将有不测，刘骜极为紧张，到处寻找破解之法。

此时一个自称善于星相的郎官贲丽粉墨登场，说此事也容易，只要找一个权重位尊的大臣作替身就行。于是丞相翟方进当即被召见，要求他为国尽忠。翟方进刚返回丞相府，刘骜的诏书就尾随而来，将翟方进斥责一通，说他丞相当得不合格，以致政事紊乱、天灾不断，要他自己看着办，翟方进只好自杀。得到丞相的死讯，刘骜龙颜大悦，为翟方进隆重举行了葬礼，还亲临致祭，他自认为灾星已退，自己有望长命百岁了。

绥和二年（前7年）二月，刘骜夜宿未央宫，第二天早晨起床穿衣，准备接见辞行的楚思王刘衍和梁王刘立，谁知刚刚穿上裤袜，衣服还没能披上身，就忽然身体僵直、口不能言，中风扑倒床，动弹不得。

绥和二年三月，酒色侵骨的汉成帝在赵合德的怀抱中中风暴死于长安未央宫，孝元王太后“治问皇帝起居发病状”，赵合德畏罪自杀。

汉成帝在位25年，终年45岁。谥号“孝成皇帝”，葬于延陵（今陕西咸阳市东）。

汉成帝死后，皇太子刘欣继位，是为汉哀帝。