汉章帝刘炟，汉明帝第五子，生于东汉建武中元二年（公元57年）。其生母为贾贵人。因为明帝马皇后无子，再加上贾贵人为马皇后同母异父的姐姐，所以刘炟幼年为马皇后收养，就以马氏为外家。明帝永平三年（公元60年），4岁的刘炟被立为皇太子。永平十八年（公元75年）秋天，明帝因病去世，刘炟即皇帝位，时年19岁。次年，建元“建初”。
汉章帝在位期间，外戚的问题是十分突出的朝政大事。对于外戚的地位以及其间的争斗，明帝时严时宽，时松时紧，游移不定。与此相应，外戚的地位也就时起时落，载沉载浮。不过，在章帝的游移之隙，外戚们乘机发展，最终成了气候，为东汉中期的外戚专政埋下了祸根。
东汉光武、明帝两朝，鉴于西汉王莽篡位的教训，不允许外戚封侯干政。马太后的兄弟马廖、马防、马光，在明帝朝虽通籍为官，然而马廖官不过做到虎贲中郎，马防、马光不过为黄门郎，一直不曾晋升。章帝甫一即位，就越级提拔马廖为卫尉，马防为中郎将，马光为越骑校尉。马氏兄弟同时升迁，得意忘形，趾高气昂。而一些没有骨气的官僚和清客也争相趋附，乌烟瘴气。尽管司空第五轮等人极力劝谏，章帝也只作耳旁风。
接着，章帝又想为舅舅马氏诸人封侯拜爵，马太后怕有碍成法，引起非议，坚决不许。建初二年（公元77年），一些附焰马氏的官僚士大夫又上书请求章帝诏封马氏兄弟。章帝欲依从此议，无奈马太后坚执不从，清醒地发布晓谕：“凡上书言封外亲者，皆欲献媚于我谋求好处。凡外戚贵盛至极，少有不倒台的。所以先帝在世慎防舅氏，令其不在枢机之位。况马氏兄弟德才不逮，我怎么能上负先帝之旨，下负先人之德，重蹈西京败亡的覆辙呢？特此布告天下。”马太后的这道诏书传出，大臣们不敢再多说什么。只有章帝看了诏书，感慨之余仍不死心，再向太后面请道：“汉兴之后，舅氏封侯，与诸子封王一样，已成定制。太后原意是谦虚退让，为何不让我奉献加恩三舅的美意呢？且舅舅们年事渐高，身体多病，如有不讳，将使我遗恨无穷，望太后省察，宜及时册封，不该拖延！”马太后和颜悦色地劝说章帝道：“我怎么一定要表示谦退，不让你加恩于外戚？但反复考虑，实在不应加封。从前窦太后欲封王皇后兄，遭到丞相周亚夫的反对，说高祖有约，无军功者不侯。今马氏无功国家，怎能与佐汉中兴的阴、郭二家比同？而富家贵族、禄位重迭者，决难持久。我已对此深思熟虑，勿再提加封之事。况且你刚接帝位，天气异常，灾害频仍，谷价腾贵。正应为此事考虑，如何安顿百姓，渡过难关。怎么放着正事不干，先营封侯外戚呢？”一席话，说得章帝只有俯首受教，惟唯退出。
建初三年（公元78年），马太后去世。是年，章帝册立故大司徒窦融的曾孙女为皇后，外戚窦氏的势力迅速发展起来。而在章帝后宫里，嫔妃们之间为争宠也展开了微妙的斗争。原来窦皇后虽得到章帝的宠爱，却没有生子；而后宫宋贵人却生有一男，起名刘庆，被立为皇太子；另外，前太仆梁松的侄女梁贵人生有一子，名为刘肇。对于窦皇后来说，宋贵人及皇太子刘庆是眼中钉，务必除之而后快。于是买通宫中侍女，作证诬告宋贵人造作蛊毒，诅咒皇上；另一方面，窦皇后又将刘肇据为己有。皇帝迷恋窦氏的美貌，对她的话深信不疑。下诏废黜宋贵人及皇太子刘庆，另立刘肇为皇太子。
宫外，外戚集团之间也为实际的政治和经济利益开始了争斗。由于马太后的去世，马氏兄弟在朝中失去了内援，往日聚集在马氏门下的食客也渐渐散去。不久，窦氏借机诬告马氏兄弟腹诽、过奢，章帝罢免了马氏三兄弟的官职，令他们徙就封邑。随着马氏的没落，外戚窦氏的地位陡升起来。窦皇后的哥哥窦宪被任命为侍中、虎贲中郎将，弟窦笃为黄门侍郎。窦氏兄弟出入宫省，赏赐累积，交通宾客。对此，司空第五轮曾表上书请求章帝严格约束窦氏，以防患于未萌，可惜章帝未愈重视。如此，不仅未能抑制窦氏的势力，反倒无形中纵容他们更加横行跋扈，杀人越货，乃至欺凌起刘姓诸王、公主以及前朝皇后阴、马诸家来。
窦氏势力的恶性膨胀，终因窦宪用极低的价钱强夺沁水公主的园田，引起了章帝的重视。一日，章帝命窦宪同出巡游，路过沁水公主园田。章帝故意问：“公主园田今属谁家？”窦宪知事情败露，支支吾吾，不敢正视，章帝始知传闻是实。回到宫中，召窦宪痛斥道：“你私自夺取公主园田，可知犯何罪？我怕你如此骄横，与秦朝赵高指鹿为马有何两样？贵如公主，尚遭到你的掠夺，何况普通的平民百姓？我要抛弃你，就如对待一只雏鸡、一个臭死老鼠差不多，有何可惜！”窦宪慌忙伏地请罪。至此，窦氏势力才有所收敛。
为了重建光武、明帝两朝约束外戚的政策，章帝特调铁面无私、刚正不阿的周纡任洛阳令。周纡一上任，就命令属吏通报京师豪强的名单，并严申禁令，声明不论谁人犯法，严惩不饶。于是洛阳城中的外戚子弟行为有所收敛，不敢轻易犯法。一天黄昏时分，黄门侍郎窦笃出宫回家，路过止奸亭，亭长霍延截住窦笃车马，定要检查一遍才许经过。窦笃的随从仆人平常作威作福、狐假虎威，根本不把一个小小的亭长放在眼里，将霍延推开。霍延拔出佩剑，高声大喝道：“我奉洛阳令手谕，无论皇亲国戚，夜间经过此亭，必须查究放行。你们是些什么人，敢在此撒野！”窦氏仆从还要与他争论，这时，一直坐在车中的窦笃大声叫道：“我是黄门侍郎窦笃。从宫中请假回家，可以经过此亭吗？”亭长听窦笃通报了姓名，才准许放行。第二天入宫，窦笃劾奏周纡纵吏横行，辱骂贵戚。皇后又在章帝面前哭诉。章帝早知所言不全是事实，又碍于皇后情面，下诏将周纡逮捕候审。周纡在审判时，理直气壮，据法痛斥窦氏恶行。廷尉做不了主，只好据实向章帝汇报。章帝又命令将周纡释放，暂免去其洛阳令官职。不过，章帝对周纡的忠直也非常了解，不久又任命他为御史中丞。章帝在这件事情的处理上游移不定，对外戚专权有所警惕，但又下不了决心狠狠处理，最终未能削弱外戚的势力。
汉明帝时，班超奉命出使西域，使西域诸部归服，中央政府在该地建立都护府。不过，该地仍是不断发生战乱，局势颇不平静。章帝即位之初，边关又起纷乱，焉耆、龟兹、车师等联合北匈奴，攻打中央政府的军政驻地，形势颇为吃紧。章帝召群臣商议对策，众人皆欲暂缓，惟有司徒鲍显力主驰援。章帝采纳鲍显的意见，派兵西进，解救了边危。
不过对于是否继续经营西域，章帝举棋不定，大臣们也有争论。由于确实存在人力和物力的困难，章帝最终还是放弃了西域，诏令滞留西域的汉朝人员回国。
这时班超住在疏勒国，也接到了撤退的诏书。他收拾行装，备好马匹，准备返回久别的祖国。在西域生活多年，他有些依依不舍，西域人民也爱戴和尊敬他。听说班超要回国，疏勒国人民惊慌不安，因为班超对付匈奴有办法，班超一走，又要岁无宁日了。疏勒都尉抽出长刀，满面流泪，对天长叹道：“汉朝使节弃我而去，我国必为匈奴所灭。与其后日死亡，不如今日魂随汉使，送其东归！”说罢，即引刀自刎。班超虽然也难舍难分，但皇命在身，只好拨转东行。不久到了于阗国，于阗人民拦道迎接班超，听说他要东归，都失声痛哭，就近的人们伏地抱着班超的马脚，不让他离开。班超无奈，只好留下来，同时上书章帝，请求他留屯西域。章帝同意了班超的请求。
班超在西域团结各族人民，有效地遏止了北匈奴的侵扰。西域各国除龟兹外，都愿意臣服于汉。建初六年（公元83年），班超在疏勒上书章帝，请求派兵支援，降服龟兹，实现“断匈奴右臂”的战略意图。章帝支持班超的计划，征集吏士前往。适时有平陵人徐干自告奋勇地到朝中上书，愿意立功异域。章帝大喜，即命令徐干为假司马，率领1000多人组成的远征军，西去驰援班超。在西域诸国中，乌孙最强大，班超又请求章帝，遣使慰问乌孙国王。章帝同意了班超的请求，派遣使臣去往乌孙。乌孙国王非常高兴，于建初八年（公元85年），派遣使者回访汉朝，表示友好。在西域，汉朝得到这样一个大国的支持，章帝觉得非常称意。于是他提升班超为将兵长史，授于他代表东汉政府在西域行事的权力。由于同汉朝中央政府保持了密切的联系，特别是由于乌孙的内附，使班超在西域的威望大增。西域诸国都愿意受班超的节制，这样就为和帝朝东汉政府再次打通同西域的密切交往铺平了道路。
史称章帝忠厚仁义，笃于亲系。实际上章帝的政令刑罚确是比较宽疏的。例如依东汉制度，官员贪污要禁锢三世，即三代人都不准为官。章帝废除了这项制度。而章帝对官员和贵族的赏赐，又往往超过规定的限额，造成国家财政的困难，且把这些负担都转嫁到人民头上。可见章帝之宽疏，并非完全建立在原则之上的。
章帝的一些政令刑罚，有时候并非建立在事实基础上，而是出于灾祥谶纬之学。建初元年（公元76年），兖、豫、徐等州发生了严重的旱灾，赤地千里，饥民遍野。章帝一方面调集国库粮食紧急救援饥饿中的人民，一方面召集大臣商讨解决办法，按照当时人们流行的看法，水旱荒年是由于阴阳失调，而阴阳失调又与政事有关。司徒鲍昱痛陈时弊：“前几年治楚王英狱，抓人成百上千。这些人并不是都有罪，受牵连而坐狱的人恐怕有一半是冤枉的。那些判了徒刑的远离家乡、骨肉分离，死了灵魂也不得安息。这就致使阴阳失调、水旱成灾。现在不如赦免这些刑徒，解除监禁，让其回家和亲人团聚，这样也许能致和气，使天降甘露，解除旱情，免除黎民百姓的痛苦。”尚书陈宠也上疏说：“治理国家大事就如调整琴瑟的弦一样，弦调得太紧就会崩断，刑罚太严也会激起人民的不满。建议陛下进一步宽缓刑罚。”章帝听从了他们的建议，大赦天下，宽缓刑罚。
正因为相信谶纬迷信，章帝曾亲自主持整顿经学。建初八年（公元79年），章帝接受了杨终的建议，亲自在白虎观召集将、大夫、博士、郎宫和诸儒开会，议定五经异同，最后由章帝自己拍板，决断是非。这次会议的讨论记录后来由班固整理成书，名为《白虎通》。白虎观会议以及《白虎通》所标榜的“正经义”，一方面用谶讳来正经学，其目的是利用政治力量使谶纬迷信合法化，使它具有和经传同样崇高的学术地位，另一方面是用官方意志来正经学，以便更好地为封建统治者服务。故此，《白虎通》成为一部把儒学思想法典化的著作。
章和二年（公元88年），章帝去世，时年31岁，在位13年。葬于敬陵，庙号“肃宗”。