汉元帝，是汉宣帝的太子。母亲是恭哀许皇后，宣帝微贱时生于民间。年二岁时，宣帝继承帝位。元帝年八岁时，被立为太子。成年后，宽厚而尊重儒术。见宣帝所起用的多是法吏，他们以名责实，尊君卑臣以弹治天下，大臣杨恽、盖宽饶等都因犯讥刺君上之罪而被诛戮，常在平时侍奉时从容进言：“陛下持刑太深，应用儒生。”宣帝动怒说：“汉家自有制度，本以王霸二道交替使用，为何要专行仁政，效法周朝呢？况且一般儒生不能用所学结合实际，喜欢厚古薄今，使人惑乱于名实，不知所从，那怎么能委以重任！”于是叹道：“乱我刘家朝纲的，将是太子啊！”由是就疏太子而爱淮阳。宣帝说：“淮阳王明于察断而爱学法律，应继承我的事业。”淮阳王的母亲张婕妤更得宠。宣帝有意用淮阳王取代太子，但由于少年微贱时依靠许氏，夫妇义结糟糠，所以最终还是不肯背弃许皇后而另立太子。
黄龙元年十二月，宣帝驾崩。二十六日，太子继皇帝位，到高庙祭祀。尊皇太后为太皇太后，皇后为皇太后。
初元元年(前48)春正月初四日，葬汉宣帝于杜陵。赏赐各侯王、公主、列侯以黄金，官吏二千石以下以钱帛，各有差别。大赦天下。
三月，封皇太后兄侍中中郎将王舜为安平侯。初十日，立皇后王氏。以三辅、太常、郡国公田及皇家御苑可以借用的就借给贫民耕种，家产不满千钱的借给种子与粮食。封外祖父平恩戴侯的同母弟之子中常侍许嘉之子为平恩侯，以作戴侯之后。
夏四月，下诏说：“朕继承先帝的神圣事业，能奉宗庙，战战兢兢。近来数次发生地震，为上天示以警戒而惶恐，而又不知其原因。正当农时季节，朕担心黎民中有的无力耕种，及时派遣光禄大夫褒等十二人循行于天下，慰问耆老鳏寡孤独困乏而失其常业的百姓，延请贤俊，招询隐士，以观览风俗教化，郡守国相及二千石果能以身作则勤于政事，宣明朝廷教化，以使万姓相亲，这样就会使宇宙之内莫不和睦相亲，就基本上达到国泰民安了。《尚书》不是说过吗？‘股肱之臣良善，众事就能安宁！’特布告天下，使明知朕意。”诏书又说：“关东今年谷物歉收，百姓困乏。现令郡国受灾严重的免出租赋。江海陂湖园池属于少府的可以借给贫民谋生，不出租税。赏赐刘氏宗族名在谱籍的马一匹至八匹，三老、孝子赏帛五匹，悌者、力田的赏帛三匹，鳏寡孤独二匹，吏民每五十户赏牛酒若干。”
六月，因民间瘟疫流行，下令宫廷节省膳食开支，裁减乐府人员，减少御苑马匹，以其财物赈济困乏地区。
秋八月，上郡属国降胡一万余人，逃亡进入匈奴地区。
九月，关东郡国十一处大水，饥荒严重，有的地方人相食，调运附近的钱谷以救灾。下诏说：“前者阴阳不调，黎民饥寒，失去生活保障，只因朕的德行浅薄，不足以担任治理天下的重任而居停于先帝的宫室。现令各官馆准备迎驾的处所不必修缮，太仆减少饲马的粮食，水衡减少饲养珍禽异兽的肉类。”
二年春正月，驾临甘泉，郊祭泰畤。赏赐云阳臣民爵位一级，赏赐女子每百户牛酒若干。
封弟刘竟为清河王。
三月，封广陵厉王太子霸为王。
下诏免去近署的车辆与狗马，水衡所禁止开采的园囿、宣春苑、少府的猎场水池、射苑中的池田，都借与贫民谋生。诏书说：“常闻圣帝贤王在位，阴阳协和，风调雨顺，日月光，星宿定位，百姓安宁，益寿延年。今日朕恭承天地，位尊于公侯之上，明不能够烛照四海，德不足以安定兆民，灾异屡现，连年不息。在二月二十八日，陇西郡发生地震，毁落太上皇庙殿壁木饰，毁坏原道县城郭官寺及人民房屋，压死多人。山崩地裂，水泉涌出。上天降灾，多次警朕。治国有过，罪有应得。日夜战战兢兢，不能理解发生灾变的原因，内心有说不出的痛苦，思绪紊乱。近年经常歉收，百姓穷困，经受不住饥寒交迫，就铤而走险陷入囚狱，朕深为哀怜。郡国因地震灾害严重的免出租赋。赦天下，凡是可以蠲除减省以方便百姓的，可以逐条上奏，不必有所回避。丞相、御史、中二千石都荐举才华出色的敢于直言极谏之士，朕将亲自阅览他们所提出的批评与建议。”
夏四月二十八日，立皇太子。赐御史大夫官爵为关内侯，中二千石官爵为左庶长，天下的为父亲继承人的赏爵一。列侯赏钱二十万，五大夫赏钱十万。
六月，关东发生严重饥荒，齐地人相食。
秋季七月，下诏说：“连年灾害，民有菜色，朕深感惨痛。已命令有关官员虚仓廪、开府库以行赈饥者食、赐寒者衣。今秋禾麦也不同程度受灾。一年中几次地震，北海涨潮，流杀人民。阴阳不和，过失何在？公卿认为应如何进行处置？希望尽意批评朕的过失，不必有所隐讳。”
冬，下诏说：“国家将走向兴盛，就尊重师傅。原前将军望之为朕师傅八年，教导经书，其功甚美，现赐爵为关内侯，食邑八百户，每月只在初一与十五入朝。”
十二月，中书令弘恭、石显等人诬告望之，元帝令望之自杀。
三年春，下令诸侯国相位在郡守之下。
珠崖郡山南县造反，广征群臣之谋。待诏贾捐之认为可暂放弃珠崖造反事不管，应集中力量救灾。于是未对珠崖采取行动。
夏四月三十日，茂陵白鹤馆火灾。下诏说：“前者火灾发生在武帝园陵馆中，朕战栗恐惧。不了解变异的发生之因，过失在于朕躬。群臣又未肯极力批评朕的错误，以至于此，朕怎能寝安于席啊！百姓累遭灾患，国家赈救不力，加之受苛吏的烦扰，受条文的拘牵，不得保其性命，朕甚为同情，现决定赦天下。”
夏，发生旱灾。立长沙炀王弟宗为王，封已故海昏侯贺之子代宗为侯。
六月，下诏说：“曾闻安民之道，在于协调阴阳。近来阴差阳错，风雨不时。朕德行有亏，总希望诸公卿中有能无所顾忌地指出朕的过失，实则不然。唯唯诺诺，不肯极力进谏，朕深感不安。经常怀念黎民的饥寒，他们有的远离父母妻子，从事官家所差役的不急之事，守卫那些并无人居住的宫殿，这恐怕不符合协理阴阳之道啊！现决定罢免甘泉、建章宫的守卫，令卫卒就农。百官各省开支，呈奏不必有所顾忌。有关官员要恪尽职守，不要贻误农时。丞相御史举荐天下明了阴阳灾异的各三人。”从此提批评建议的人多起来了。有的被提拔召见，人人都自以为能深明天子之意。
四年春正月，驾临甘泉，郊祭泰畤。
三月驾临河东，祭祀后土。赦免汾阴犯人，赏赐臣民爵一级，女子每百户牛酒若干，鳏寡高年帛若干。车驾所经之地免出今年租税。
五年春正月，以周子南君为周承休侯，位次于各侯王。
三月，驾临雍地，祭祀五畤。
夏四月，彗星出现在参星区。下诏说：“朕从政不勤，任官无序而职责不明，机构不全而职事空废。使百姓失望。前些时关东连遭灾害，饥寒疾疫，引起非正常死亡。《诗》不是说过吗？‘凡是有人遇到丧祸之事，就应当尽力救助。’现令太官不要每日宰杀牲禽，御膳所供按食谱减一半。宫廷所备的车乘马匹，只供郊祀与艹鬼狩必需而已。罢免角抵之戏，遣返上林宫馆内的姬妾。罢免主管文绣衣服之官、盐铁官、常平仓。博士弟子不设专职，要广为培养社会上的学者。赐宗室男子谱上有名者马一匹至八匹，三老、孝者赏帛，每人五匹。悌者、力田每人赏帛三匹。鳏寡孤独每人二匹，吏民五十户赏牛酒若干。”减轻刑罚七十余件，废除光禄大夫至郎中的父母兄弟，一人有过，都要连坐的法令。下令天子的日常侍从在宫廷外门任事的，应将祖父母及父母、兄弟的年龄、姓名、相貌特征填写清楚。
冬十一月初九日，御史大夫贡禹去世。
卫司马谷吉出使匈奴，失踪。
永光元年春正月，驾临甘泉，郊祭泰畤，赦免云阳犯人。赏赐臣民爵一级，女子每百户牛酒若干。高年赐帛，御驾所经过之处不出租税。
二月，诏令丞相、御史举荐质朴、敦厚、谦逊有高行的人，光禄每年按此内容考校郎、从官而定其等级。
三月，下诏说：“五帝三王任贤使能，以登于天下至治，而今日国家混乱，难道是人民不同了吗？问题就出在朕的不明，不能识别贤才。是以佞人在位，贤人就受到堵塞与排挤。特别是周秦以来的积弊，使社会风气日下，以致有的人抛弃礼义，触犯刑法，真是可悲啊！由此看来，百姓何罪？现在赦天下，令犯罪者努力改过自新，各务农业生产。无田地的都借以公田，和一般贫民一样贷给种子与粮食。赏赐吏六百石以上爵级为五大夫，勤于政事的官吏赐爵二级，继承父后的百姓赐爵一级。女子百户赐牛酒若干，鳏寡孤独及高年赐帛若干。”本月雨雪交加，严霜伤冻麦稼，秋无所收。
二年春二月，下诏说：“曾闻唐虞象征性的施刑而民不犯法，商周法令推行而奸宄慑服。今日朕能继承高祖的伟业，位尊于公卿之上，日夜战战兢兢，长期悬念百姓的疾苦，从未忘怀。然而阴阳未调，日月黯淡，百姓困苦，流离失所，盗贼兴起。主管机构又助长残贼，未采取治理百姓的有效措施。这都是朕的不明，治国无方。过失就在于此，朕深感内疚。为百姓的父母，而如此薄德，这将何以抚临百姓！应大赦天下，赏赐民爵一级，女子每百户牛酒若干，鳏寡孤独高年、三老、孝悌力田帛若干。”又赏赐各侯王、公主、列侯以黄金，中二千石以下至中都官长吏按差等进行赏赐。吏六百石以上赏以五大夫爵级，勤于政事的官吏各赏爵二级。
三月初一日，出现日偏食。下诏说：“朕战战栗栗、昼夜反省过失，不敢废事而自宁。对于阴阳不调，不知错误出在何处。屡次晓谕公卿，期望他们努力从政。至今一些主持政务的人，未能抓住根本，施惠不足而禁令烦苛，不能得到民心。暴猛的风气日长，和睦的大道日衰，百姓愁苦，没办法生活下去。是以恶气弥漫，侵犯太阳，正气沉沦，日被夺光。三月初一，日偏食，天显异象，以警戒朕躬。朕深感悲哀。现令中原郡国各举德才兼具的直言之士一人。”
夏六月，下诏说：“近年来连年收成不好，四方皆困。各地百姓，辛勤耕作，劳动而无所收获，处于饥饿的困境，无法互相救助。朕为百姓父母，恩德不能普及，而仅以刑罚相加，内心深感伤悲。现赦天下。”
秋七月，西羌反叛。派右将军冯奉世领兵平叛。
八月，任太常任千秋为奋威将军，另领五校之兵与右将军并进。
三年春，西羌平定，收兵。
三月，立皇子康为济阳王。
夏四月初九日，大司马车骑将军王接去世。
冬十一月，下诏说：“前者十月八日地动，冬月降大雨、起大雾，盗贼四起。官吏为何不及时禁断？各应尽意提出对策。”
冬，复设盐铁官、博士弟子员。鉴于百姓生活困苦，对赋税大多予以减免，且不必供给京都与外地的徭役。
四年春二月，下诏说：“朕继承至尊的重任，不能有效地治理百姓，使其屡遭灾祸。加以边境不安，大军在外，而征收赋税与支援前线，使百姓疲于奔命，穷困无聊，犯法触罪。对这种朝廷失治理之道而对百姓采用严刑峻法的举措，朕深感痛心。现赦免天下，原贷给贫民的粮钱免予偿还。”
三月，驾临雍地，祭祀五畤。
夏闰六月二十七日，宣帝园陵东关失火。
三十日，出现日偏食。下诏说：“曾闻明王在上，忠贤各司其职，就能让百姓安居乐业，周边地区蒙受恩泽。今日朕暗于王道，日夜忧虑，还不能求得治道的真谛。每看到一事就定不了标准，每听到一言就拿不定主张，是以政令不能贯彻始终，得不到臣民的真正拥戴，空谈阔论，未能办成几件实事，这是天下所共闻的。公卿大夫的爱憎各异，有的缘奸作邪，贪赃枉法，百姓将去依靠谁啊！六月三十日，出现日食。《诗》不是说过吗？‘今天的百姓饱受灾祸，处境是十分地可哀！’从今以后，公卿大夫应该严肃思考上天所示的警戒，慎于修身，明确施政的长远目标，以辅佐朕的不足之处。直言进谏，无所隐讳。”
九月十三日，罢去卫思后园陵与戾太子园陵。冬十月二十日，罢去在郡国的祖宗祠庙。各陵园分别划归三辅所辖。以渭城寿陵亭部原上为元帝初陵。下诏说：“安土重迁，是黎民的本性；骨肉相附，是人情的自然。前不久，有关机构引用臣子之义，奏请迁徙郡国人民以奉园陵祭祀，使百姓远弃先祖坟墓，破产失业，亲戚别离，迁出的怀有思念亲人之心，在原籍的亲人又有不安之意。这样，关东就会因迁徙而虚耗费用，迁入关中的人又无业可从，这不是长久之计，《诗》不是说过吗？‘人民劳苦已久，至此可以小享安康。施恩泽于中原啊！进而安定四方。’今所设置的初陵，不必移民设置县邑，让天下都能安土乐业，不必担心迁徙流动。特布告天下，使百姓明知。”又罢去先后为其父母守冢奉祭祀的奉邑。
五年春正月，驾临甘泉，郊祭泰畤。
三月，又驾临河东，祭祀后土。
秋，颍川大水决口，淹死人民。吏和皇上从官属本县人有被水害的，都给假期探视，灾区的士卒复员回籍。
冬，元帝驾临长杨射熊馆，布列车骑，大猎。
十二月十六日，太上皇、惠帝寝庙园发生火灾。
建昭元年春三月，元帝亲临雍地，祭祀五畤。
秋七月，有白蛾群飞蔽日，从东都门到枳道。
冬，河间王元有罪，废为平民迁于房陵。罢去孝文太后、孝昭太后寝园。
二年春正月，驾临甘泉，郊祭泰畤。
三月，又驾临河东，祭祀后土。增加三河郡太守的俸禄，该郡是十二万户的大郡。
夏季四月，赦免天下。
六月，封皇子舆为信都王。闰八月八日，太皇太后上官氏去世。
冬十一月，齐楚地震，大雪纷飞，树折屋坏。
淮阳王舅张博、魏郡太守京房犯有阴导各侯王以邪逆之意，漏泄禁中机密，张博腰斩，京房处决。
三年夏，下令三辅都尉，大郡都尉爵级都为二千石。
六月十九日，丞相玄成去世。
秋，朝廷派驻护西域骑都尉甘延寿、副校尉陈汤，矫以朝廷之命调动戍己校尉、屯田将士及西域胡兵攻郅支单于。冬，斩其首级，传到京师，悬于鸿胪客馆外门以示众。
四年春正月，因诛郅支单于事在祖庙进行告祖祭祀。赦免天下。郡臣置酒相贺呼“万岁”，元帝将征讨郅支的图书展示与后宫贵人观看。
夏四月，下诏说：“朕继承先帝的丰功伟绩，日夜诚惶诚恐，深恐不能胜任。前一段阳阴不调，五行失序。百姓饥馑。为了了解黎民的失其常业的情况，特派遣谏大夫博士赏等一十人循行天下，慰问耆老鳏寡孤独乏困失业的人，荐举茂材特立之士。将相九卿，要努力贯彻朕的意图，使朕能了解政教与风化的运行情况。”
六月初五日，中山王刘靖去世。
蓝田地沙石堵塞灞水，安陵岸崩壅住泾水，水倒流。
五年春三月，下诏说：“常闻明王治国，明确是非标准而供臣民遵循，提倡严谨谦虚并形成社会风气，所以法设而民不犯，令施而民乐从。今日朕继承宗庙，兢兢业业，不敢懈怠，而德薄目暗，教化浅微。《论语》不是说过吗？‘百姓的过失，都应由君临天下的人负责。’现赦免天下，赏赐民爵一级。女子每百户牛酒若干，三老、孝悌力田帛若干。”诏书又说：“正值春耕与蚕桑时期，是百姓全力以赴的时刻，所以在本月要慰勉农户，不违农时。现有不良之吏，为查证小罪，征召证人到署作证。兴生一些不急之事，以妨害百姓，使其贻误农时失去节令，而致秋后无所收获，对此，公卿要认真了解并三令五申，保证不妨害农事。”
夏六月十七日，恢复戾太子园陵。
六月三十日，日偏食。
秋七月二十八日，恢复太上皇寝庙园、高祖原庙、昭灵后、武哀王、昭哀后、卫思后园陵。
竟宁元年(前33)春正月，匈奴呼韩邪单于来朝。下诏说：“匈奴郅支单于背叛礼义，已经伏罪被诛，呼韩邪单于不忘恩德，仰慕大汉礼义，再次修朝贺之礼，愿意保持中原与塞外的长期和睦友好，使边陲长无兵革之祸，可改元为竟宁。赐单于以待诏掖庭王嫱为其后。”
皇太子行冠礼。赐列侯嗣子之爵为五大夫。天下为父亲的继承人的爵一级。
二月御史大夫繁延寿去世。
三月十四日，恢复惠帝寝庙陵园、孝文太后、孝昭太后寝园。
夏，封骑都尉甘延寿为列侯。赐副校尉陈汤爵关内侯，黄金百斤。
五月二十五日，元帝驾崩于未央宫。
太上皇、惠帝、景帝庙发生火灾。罢去文帝、昭太后、昭灵后、武哀王、昭哀后寝园。
秋七月十九日，葬元帝于渭陵。
班固评论：臣外祖兄弟曾为元帝侍中，告诉过臣说元帝兴趣广泛，精于书法，会弹琴、吹箫，能按曲谱，为配新词，节拍分明，穷极要妙。少年即尊崇儒术，及继帝位，征用儒生，委以政事，贡禹、薛广德、韦贤、匡衡等儒生相继为宰相。而元帝为文义所牵制，优柔寡断，宣帝中兴之业遂衰。然而宽弘尽下，出于恭俭，号令温雅，有古代贤王之遗风。