刘恒是汉高祖刘邦第四个儿子，母亲薄姬在秦末原为魏王魏豹妾。楚汉之争初期，魏豹先是投奔汉军后又反叛汉军，后来被汉将韩信、曹参败俘，最后被汉将周苛所杀。因此，薄姬成了俘虏，送入织室织布。汉高祖刘邦见她有些姿色，就纳入后宫，很久都没得到宠幸。汉高祖四年（前203年）初，汉高祖刘邦听到管夫人和赵子儿一起谈笑当年与薄姬的约定，内心感到伤感，怜悯薄姬，当天就把薄姬召来并与她同房。同年，薄姬在河南宫内成皋台生下儿子刘恒。

汉高祖十一年（前196年），汉高祖刘邦亲征平定代地诸侯陈豨叛乱后，册立八岁的刘恒为代王，以晋阳为都。在刘恒掌管代地的十五年时间里，任用贤能，采取与民生息的施政策略，大力发展生产，重视农桑，鼓励商贾，在一系列仁政爱民的措施下，代地民众生活得到了很好的恢复。汉初复杂的政治环境和母亲的悉心教导，养成了谨慎沉静的性格。为以后施政打下了良好的基础。

汉高祖刘邦去世后，吕后临朝称制，对于那些为刘邦侍寝而受宠的妃子如戚夫人等人，吕太后非常气愤，就把她们都囚禁起来，不准出宫。而薄姬由于极少见刘邦的缘故，得以出宫，跟随儿子刘恒到代国，成为代王太后。汉高祖刘邦的其他儿子被吕后逐步杀害，如汉高祖刘邦与戚夫人的儿子刘如意被吕后毒死，而刘恒因为僻居远方，且谦恭谨慎，吕后看其没有竞争皇位的可能，侥幸活了下来。

西汉高后八年（前180年），吕后去世，忠于汉高祖刘邦的丞相陈平和太尉周勃、皇孙朱虚侯刘章兄弟携手诛灭了吕氏势力，商议由谁来继承皇位。考虑到当时吕后立的小皇帝刘弘不是汉惠帝的后代，不符合皇位继承的法统，评估了诸王和外戚势力后，相中了宽厚仁慈、名声较好的代王刘恒；于是派出使者去接刘恒到长安继承皇位。

刘恒以占卜来决定是否去长安继承皇位，结果达到一个“大横”的占卜结果，这个结果表明：大横所裂的纹路很是正当，卜卦人马上即位做天王，将家族的伟业光大发扬，就像夏启延续夏禹那样。卦师向他解释天王即是做天子，比一般的王要高一级。于是，刘恒初步决定入京即位。为了以防万一，刘恒在向长安进发的过程中，步步为营，深怕中计，丧命黄泉，在五让天下后，终于同意即皇帝位；让刘兴居清理宫掖，确保万无一失，才住进了未央宫。选择良辰吉日，继承了皇位，是为汉文帝。

即位后，下定决心要尽快整合皇权体制，以恢复和加强国家政权的运转能力。先后任命亲信为将军，逐步掌握军权，把军队牢牢控制在自己手上；进而封赐诛诸吕有功之臣；以周勃为右丞相，陈平为左丞相，灌婴为太尉，组成新的中央。除了保留旧有的诸侯王之外，汉文帝又立了一批新的诸侯王。即位三个月后，根据群臣的建议，文帝立长子刘启为太子。文帝以秦亡为鉴，深知百姓生活之乐苦对政权安定的意义。其性又节俭，故在位时奉行黄老“无为而治”的政策。汉文帝对周边少数民族不轻易用兵，尽力维持相安友好关系，以礼相待，兄弟相称，这对于加强中原人民与周边少数民族人民之间的团结，增进友谊，起了很好的作用，进一步促进了汉朝时期各个民族之间的融合，对中华民族的形成和发展做出了贡献。

文帝君臣躬行节俭、励精图治，最终开创“文景之治”的繁盛之局。后元七年六月己亥日（前157年7月4日 [55]），文帝在未央宫逝世，群臣上庙号为太宗，谥号孝文皇帝，葬于霸陵。