汉哀帝刘欣，系元帝之孙，生于河平四年（公元前25年）。出生时伯父成帝在位，父亲刘康为定陶（今山东定陶）恭王，母亲丁姬为恭王妃。他出生后，由祖母定陶傅太后（即元帝傅昭仪）抚养。3岁时，父亲去世，即嗣立为王。他自小受到良好的教育，“好文辞法律”，知识比较丰富。按规制，皇帝之位本来是和他无缘的，但侥幸的机会却使他得以进身，从而登上九重高位，成为一代君王。
刘欣身为藩王，一般已不能再做皇帝。但由于成帝一直无子，他便有了机会。元延四年（公元前9年），成帝因无子决定议以藩王为太子，所议人选一个是其少弟中山王刘兴，一个就是刘欣。正好这时中山王和刘欣都来入朝，成帝就借机对二人进行考核。刘欣入朝有太傅、国相、中尉陪同，中山王却只有太傅侍从。成帝首先考问刘欣：“为什么把太傅、国相、中尉都带着入朝？”刘欣回答说，按规定诸侯王来朝可由国中两千石官陪同，傅、相、中尉都是两千石官，所以就让他们陪着入朝。成帝又让他背《诗》，他不仅背得非常流畅，还能解说其中意义。而成帝考问中山王为什么只带太傅一人入朝，中山王却回答不出。让他背《尚书》，也背不出。后赐宴，中山王又表现得很贪吃，以至吃得太饱不得不把裤带解开。成帝深感还是刘欣有才。再加上刘欣的祖母傅太后偷偷送了许多财物给成帝宠爱的赵皇后和外戚骠骑将军曲阳侯王根，第二年，成帝就下诏立刘欣为太子。
刘欣被立为太子后，并没有得意忘形，他反而向成帝谦让说：“我的才能还不足以任太子，陛下您圣德宽仁，肯定还会有儿子。我现在只愿意在您身边朝夕奉问，一旦您有了圣嗣，我就归国守藩。”成帝听了以后更加高兴。于是下诏立楚孝王孙刘景为定陶王，奉恭王祀，以奖励太子刘欣。不久，成帝猝然驾崩，刘欣继承皇位，是为哀帝，时年19岁。
哀帝以藩王入继大统后，头脑相当清醒。他深知西汉王朝正潜伏着巨大的统治危机：一方面外戚王氏把持着朝中大权，不断收买人心，网罗死党，觊觎着汉家天下；另一方面官僚、贵戚又不恤国事，生活奢侈腐朽，人民怨声载道，怒火中烧。哀帝在位7年，几乎是竭尽全力挽救危机，力图起死回生。
即位伊始，哀帝就针对王氏专权，极力削夺其权，不过，他的政策是又拉又打。即位之初，他曾以曲阳侯王根以前为大司马定策立自己为太子有功，太仆安阳侯王舜辅导有旧恩，新都侯王莽忧劳国家，增封王根二千户，王舜五百户，王莽三百五十户。但不久就使司隶校尉解光劾奏王根、王况（王根之侄），然后下诏遣王根就国，免王况为庶人。又过了两年，哀帝命有司奏王莽前为大司马贬抑尊号之议有亏孝道，及平阿侯王仁（王谭之子）藏匿赵昭仪亲属，皆使就国。但哀帝也不把事情做绝，他在削弱了王氏权力后，对他们还保留了一定的待遇。不久，他就重封王商中子（长子为王况）王邑为成都侯。元寿元年（公元前2年）因日食，又征王莽、王仁还京师侍王太后。经过这一番努力，尽管王氏还有不少羽翼，但朝中大权已基本被夺回到哀帝手里，王氏的气焰也受到沉重打击。
哀帝在削夺王氏权力的同时，即封拜外家丁、傅之属，任命丁明为大司马骠骑将军，丁望为左将军，傅喜为右将，傅晏为大司马等。但哀帝封拜丁、傅目的是削夺王氏权力，他也并不把实权交给他们，只是使其尊贵而已。
在削夺王氏权力、抓紧皇权的同时，哀帝也极力试图缓和阶级矛盾。他一即位，就下诏罢乐府官，以求百姓节俭。接着，又针对土地兼并盛行、奴婢数量猛增，下诏议限民田宅和奴婢数量。同时，还下令罢止齐国三服官（管理制造丝织服装的官员）。但积重难返，贵戚、大官僚为了维护既得利益，对此都表示反对。哀帝只好下诏暂缓实行。
改良不行，哀帝又试图在精神上搞欺骗，演出一场“再受命”的闹剧。所谓“再受命”，就是汉王朝继汉高祖得到天命代替秦王朝后，又再次得到天命，以继续统治。于是在建平二年（公元前5年），哀帝就下诏宣布，把建平二年改为“太初元将元年”，自己改称为“陈圣刘太平皇帝”，从而表明已经“再受命”了。但这套把戏不仅欺骗不了多少人，还给人一种汉家真是气数已尽的感觉，就连哀帝自己也觉得荒唐。所以，仅仅两个月后，哀帝就下诏宣布：这种“再受命”违经背古，不合时宜，予以废除。至此，哀帝可谓回天乏术了，汉王朝统治的衰弱也正式开始。
哀帝生活上较为俭朴，不好声色。他即位不久，就针对当时靡靡之音盛行下诏罢乐府官，并反对贵戚生活奢僭。而且，他在宫中也没有广立嫔妃。哀帝除了皇后，只立有一个昭仪。皇后即傅皇后，系哀帝祖母傅太后的从弟傅晏之女。哀帝为定陶王时，傅太后为亲上加亲，配以成婚。哀帝立为太子后，傅氏被立为太子妃；哀帝继位，即立为皇后。昭仪即董昭仪，系哀帝男宠董贤之妹。
董贤在成帝末年任太子舍人，哀帝继位后他随太子官属升为郎官，最初哀帝对他并不注意，后来一次董贤在殿下传报时刻，哀帝发现他长得很漂亮，于是拜为黄门郎，从此爱宠万分。
董贤不久就被任为驸马都尉侍中。他出则和哀帝同辇，入则侍从哀帝左右，甚至经常和哀帝同卧同起。一次午睡，董贤与哀帝同床，哀帝醒后发现衣袖被董贤身体压住，他想起床而董贤还没有醒，为了不把董贤弄醒，就用刀把衣袖割断。与此相对，董贤也对哀帝极尽其柔媚能事。每次休假，都不肯出官，留在哀帝身边照看医药。这更博得哀帝的欢心。因此，他下令召董贤妻和董贤一起住在宫中，同时又封董贤之妹为昭仪，迁董贤父为少府，岳父为将作大匠，内弟为执金吾。然后诏将作大匠为董贤在北阙下修建别墅，并预起坟在义陵之旁，赐予金缕玉衣以及武库禁兵和尚方珍宝。后来，哀帝又借口东平王后行巫蛊董贤曾告发，下诏封董贤为高安侯。不久又增封二千户，丞相王嘉反对，即迫令自杀。到元寿元年的九月，为尊崇董贤，竟罢免大司马丁明，而以董贤代之。
哀帝所以宠幸董贤，有着难言的苦衷。当时，西汉王朝已陷入严重的统治危机，他虽然试图竭力挽救，结果却都失败，这使他对前途感到恐惧；加之身体有病，不能多近女色，所以只好从董贤这个男宠身上寻求安慰。另一方面，朝中派系林立，鉴于王氏专权，他对哪派都不放心，也只有董贤这样没有帮派、对他又柔媚体贴的男宠使他最为放心；同时他通过尊崇董贤，不仅可以压抑朝中各派势力，而且可以更加强调皇帝生杀予夺的权力。故此，他对董贤的宠幸也就愈演愈烈。
然而，依靠一个男宠来维护自己的统治，也太过悲哀了。就是在这样内外交困之中，哀帝于元寿二年（公元前1年）六月病故。哀帝共在位7年，享年26岁。谥“孝哀皇帝”，葬义陵（今陕西咸阳西北）。