劉欣是漢元帝劉奭之孫，定陶恭王劉康之子。他三歲時父親去世，承襲定陶王爵位，由祖母傅太后撫養(yǎng)。因伯父漢成帝無子嗣，在考察了他和中山王劉興后，選中了學(xué)識更優(yōu)越的劉欣，于綏和元年（前8年）立為太子。

劉欣繼位后，為鞏固皇權(quán)，提拔祖母傅氏與母親丁氏一派，辭去王莽大司馬的職務(wù)，打壓王氏外戚。面對社會矛盾與土地兼并，他進行了一定的改革，如大司馬師丹提出“限田限奴婢”方案，但因遭到既得利益者反對，且他賜董賢2000頃土地（超限田令70倍），政策最終失敗。

他尊崇生父定陶王劉康為“恭皇”，尊其母傅氏為“孝元傅皇后”，這一舉措引發(fā)朝中大臣爭議。

漢哀帝對男寵董賢十分厚愛，兩人常常同臥同坐。有一次白天睡覺，董賢的頭壓住了漢哀帝的衣袖，漢哀帝想起床又不想驚動他，于是用劍截斷衣袖后才起來，“斷袖之癖”的典故由此而來。董賢的權(quán)勢逐漸膨脹，引發(fā)朝中大臣非議。

元壽二年（前1年）六月，漢哀帝劉欣駕崩于未央宮，年僅二十五歲，謚號孝哀皇帝，葬于義陵。他去世后，由于沒有子嗣，西漢政權(quán)逐漸落入王莽手中，最終導(dǎo)致王莽篡漢，建立新朝。