刘欣，字和，生于汉成帝河平四年（前25年），是汉元帝刘奭的孙子，定陶恭王刘康之子，母为丁姬。

阳朔二年（前23年）八月二十二日，刘欣的父亲定陶恭王刘康去世，刘欣继承定陶王王位，由祖母傅太后（傅昭仪）亲自抚养。刘欣年长后，他的伯父汉成帝刘骜无子嗣，当时中山孝王刘兴健在。元延四年（前9年），刘欣与刘兴同时入朝。傅太后多以珍宝贿赂赵昭仪及汉成帝的舅舅骠骑将军王根，私下请求立刘欣为太子。赵昭仪与王根见汉成帝无太子，都想事先结好于刘欣，为今后的富贵做长久打算，就在汉成帝面前互相称赞刘欣。汉成帝也很器重刘欣。绥和元年（前8年），汉成帝立刘欣为太子。

绥和二年（前7年）三月十八日，汉成帝病故，四月初四日，十九岁的刘欣继皇帝位，是为汉哀帝，以次年为建平元年，尊汉成帝母亲皇太后王政君为太皇太后，汉成帝皇后赵飞燕为皇太后。太皇太后下诏尊刘欣父亲定陶恭王刘康为恭皇。同年五月十九日，立妃傅氏为皇后，并下诏说《春秋》有云，母以子贵，于是尊祖母傅太后为恭皇太后，母丁姬为恭皇后。

元寿二年六月初三日（前1年8月15日），在位仅七年的汉哀帝因贪色纵情把身子掏空而死，年仅二十五岁（另有一说：死于服用春药过量），九月十八日，葬于义陵（今陕西咸阳市西八里处，一说葬在扶风，距离长安四十六里），谥号为孝哀皇帝。