刘衎，原名刘箕子，是汉元帝刘奭的孙子，中山孝王刘兴之子。刘衎的母亲卫姬，是汉宣帝妃子卫婕妤的哥哥卫尉卫子豪之女。绥和元年（公元前8年）八月初九日，刘衎的父亲中山孝王刘兴去世。绥和二年（公元前7年），年仅三岁的刘衎嗣中山王位。
元寿二年六月初三日（公元前1年8月15日），汉哀帝刘欣去世，太皇太后王政君下诏说：“大司马董贤年少，不合众心。应交还印绶，撤销其官职。”董贤当日自杀。新都侯王莽为大司马，掌丞相事。同年七月，派车骑将军王舜、大鸿胪左咸使持节迎立中山王刘衎。七月三十日，贬皇太后赵飞燕为孝成皇后，退居于北宫，汉哀帝皇后傅氏退居桂宫。孔乡侯傅晏、少府董恭等人都被罢免官爵，迁徙到合浦。九月初一日，刘衎即皇帝位，是为汉平帝，晋谒高祖庙，大赦天下。以次年（公元1年）为元始元年。
汉平帝继位时，年仅九岁，太皇太后王政君垂帘听政，大司马王莽操持国政，百官聚于朝廷东厅以听取王莽的指示。下诏说：“朝廷每发布赦免令，是打算与天下重新开始，真心地希望百姓能洗心革面，以保全其品格与性命的。以往有关官员在量刑时多把赦令前所犯的过失重提，累增犯法者的罪过，甚至株陷无辜之人。违背了朝廷发布赦令是为了重信慎刑与希望有罪过的人涤心自新的原意。对于举荐的人才，也因为他在历史上曾犯过某种过错，以为不可信任，就废置而不举荐。这就完全背离了孔子说的‘赦小过，举贤才’的原则。对于虽有经济及品行方面的错误但无人告发而被举荐的人，一律不必查究。以便鼓励人才集中精力去追求进步，不因小的疵点而妨碍一个难得的人才。从现在起，有关机构的官员不必陈奏赦前所犯的过失。有不遵此诏书的为有亏皇恩，以违背帝诏论处。特明著此令，布告天下，使明知其事。”
后群臣奏言大司马王莽功德像周公辅成王一样崇高，特赐号为安汉公，对太师孔光等都加封，赏赐天下臣民爵一级。官吏在位二百石以上，试用期未满的都按已满看待。
元始五年十二月十六日（公元6年2月4日），刘衎在未央宫复发心脏病，因医治无效，在未央宫去世（《资治通鉴》记载，王莽借着腊日向汉平帝进献椒酒，在椒酒中下了毒。汉平帝中毒害病而死。），时年十四岁，谥号孝平皇帝，葬于康陵（今陕西咸阳西25里处），王莽篡位后追加庙号为元宗。