汉昭帝的皇后上官氏是陇西（今甘肃省天水市西南）人，上官桀的孙女，也是霍光的外孙女。她在年幼的六岁时期就嫁给了十一岁的汉昭帝，可惜的是汉昭帝病死的早，那时上官氏才十五岁，由于继位的汉宣帝刘询比汉昭帝小两辈，因此要叫上官氏为太皇太后，太皇太后上官氏最终守寡四十年，死于长乐宫。
公元前87年（后元二年）二月，汉武帝驾崩，年仅八岁的皇太子刘弗陵继位为汉昭帝。昭帝年仅八岁，未谙世事，于是，群臣商量决定由鄂邑公主养护昭帝，并以昭帝的名义下诏，尊鄂邑公主为鄂邑长公主，让她入住皇宫，养护昭帝。
汉武帝遗命霍光为大司马大相国，金日磾为车骑将军，桑弘羊为御史大夫，上官桀为左将国，共同辅佐皇太子，三年后顾命大臣金日磾去世，霍、上官两家结亲，霍光的女儿嫁给上官桀的儿子上官安为妻。由于这层关系，上官桀的权势仅次于霍光。
尽管如此上官父子犹不满足，仍然寻找一切机会千方百计的往上爬，他们讨好昭帝的姐姐鄂邑长公主，并取得信任。
昭帝年十二岁拟立皇后，鄂邑长公主为其选皇后，钓挑选，最后，鄂邑长公主看中了一个姓周的女孩，打算让昭帝娶其为后。上官安的女儿当时年仅六岁，上官安早就有心让女儿入主后宫，上官桀更是如此，父以女贵的这个道理，这聪明的父子自然明白，。上官父子见公主选了周家女儿入宫，上官安便风风火火地去找岳父大人霍光，恳求岳父出面，让自己的女儿，即霍光的外孙女入主后宫。霍光也有他的打算，一来他觉得昭帝还是个乳臭未干的毛孩子，还不到立皇后的年龄；二来外孙女也太小，另外，他也不愿让上官安的后代做皇帝，尽管是她的外孙女，故没有答应。
上官安的妻子霍氏（霍光的女儿）仍不死心，知道汉昭帝是他的姐姐长公主(即鄂邑长公主)养大的，对鄂邑长公主的话，言听计从，更通过鄂邑长公主的情夫丁外人的关系，上官安讨好地对丁外人说：“听说公主有选立皇后的打算，我有个女儿，容貌端丽，请长公主垂爱。这事成与不成，全仰仗阁下。汉家惯例，列侯尚公主，阁下何愁不封侯？”丁外人大喜，这是两全其美的好事，想凭自己与公主的关系，这还是是小事一件吗。于是他马上去找鄂邑长公主，长公主对丁外人向来是言听计从，于是二话不说遂改初衷，答应立上官安之女为皇后。
随即六岁的上官氏被迎入皇宫，封为婕妤。婕妤是后宫中的第二等级，位次于皇后位视上卿，爵比例侯，于公元前83年，上官氏封为皇后，成为汉代年龄最小的一位皇后。上官氏年公六岁就结婚，自然没有生育能力，
上官父子感恩丁外人，上官安天天去为丁外人求封，霍光就是不答应。无奈上官安只得退一步恳求霍光给丁外人一封光禄大夫，霍光仍不答应。上官父子极为恼怒。
鄂邑长公主听说霍光拒绝封她的情夫，也甚为怨恨。
于是联合对霍光心怀怨恨的四顾全大臣之一的桑弘羊，并拉拢上燕王，联合一起，准备除去霍光，他们收集霍光的材料，由燕王刘旦遣人上疏，弹劾霍光道：“霍光去了长安东的广明亭检阅御林军，道上驻跸，太官供备的包含，僭用了一辈子礼仪；他任人唯亲，长吏杨敞无才无功，却封其为搜栗都尉；霍光专权自恣，擅自调动校尉。臣怀疑他图谋不轨。臣愿归王玺，宿卫京师，保卫皇上。”不料，昭帝识破了他们的计谋，把燕王的奏疏留下，不肯下发。
上官桀一伙仍不甘心失败，决定铤而走险。他们密谋后定计：由鄂邑长公主出面请霍光，伏兵格杀霍光，同时除掉燕王刘旦，废除昭帝，拥立上官桀为帝。
不料，他们的阴谋被稻田使者燕仓听到，后又奏告昭帝与霍光，霍光发兵，果敢地逮杀上官父子、丁外人，燕王刘旦、鄂邑长公主自杀身亡。
上官皇后年仅八岁，没有参与祖父的阴谋活动，加上她是霍光的外孙女，所以不但保全了性命，而且皇后的凤冠也没有被摘掉，这场政变后，朝政安定。
霍光的政敌在这场政变中均被铲除，为了待续霍氏家族与刘氏家族的皇亲关系，霍光急于想让外孙女生个皇储，此时宫廷的一切大权全由霍光把持，所以大臣和御医都看霍光的眼色行事，他们领会霍光的用意，马上上书昭帝，建议皇帝除上皇后外，应当少近女色才能保证龙体安康。于是他们让皇后下一道命令，为了龙体圣安，后宫的宫女不得侍宿皇上，这样除了上官皇后外，后宫佳丽没人侍宿昭帝。可惜，虽然上官皇后专房擅宠，却没能如愿以偿为昭帝生儿育女。
公元前74年（汉昭帝元平元年），昭帝死，因为没有儿子，遂立汉武帝的孙子昌邑王刘贺（李夫人的孙子）为帝，尊上官氏为皇太后。移居长乐宫。
刘贺荒淫无道，只做了二十七天皇帝，就被霍光废去，另立戾太子（汉武帝与卫子夫的长子刘据）之孙刘病已为汉宣帝，刘病已改名刘询，刘询是汉武帝的曾孙，上官氏论辈份是汉宣帝的祖母，这样，上官氏年仅十五岁，就尊为太皇太后，成为中国历史上最年轻的太皇太后。
从此，上官太皇太后不问政事，在长乐宫中颐养天年。建昭二年（前37年），上官太皇太后寿终正寝，时年五十二岁。与昭帝合葬于平陵。