生平
即位前
比叡山延曆寺所藏桓武天皇畫像山部作為白壁王（日後的光仁天皇）的長子，737年（天平9年）出生。生母是以百濟武寧王為祖的王族後裔和氏出身的高野新笠。因為生母出自身份低下的歸化系氏族，山部最早是想作為官僚出人頭地，擔任大學頭和侍從（光仁天皇即位以前被稱為山部王）。
父王即位後，在親王宣下的同時被授予四品官位，之後擔任中務卿。因為生母的出身低下，山部親王並沒有想到日後會被立為太子。但是，在藤原氏等捲起的政治鬥爭之中，異母弟皇太子他戶親王之母皇后井上內親王在772年4月9日（寶龜3年3月2日），他戶親王在同年7月2日（5月27日），相繼被廢。第二年的773年1月29日（寶龜4年1月2日），山部親王被冊立為皇太子，其背後是因為藤原式家的藤原百川的擁立。
即位與廢立太子
781年4月30日（天應元年4月3日），山部親王接受光仁天皇的讓位，就天皇位。第二天的5月1日（4月4日），冊立同母弟早良親王為皇太子。5月12日（4月15日），宣讀即位詔書。783年5月23日（延曆2年4月18日），冊立藤原乙牟漏（父親是藤原式家的藤原良繼）為皇后。桓武天皇與皇后之間，生有安殿親王（日後的平城天皇）和神野親王（日後的嵯峨天皇）。另外，還與夫人藤原旅子（藤原百川之女）之間生有大伴親王（日後的淳和天皇），與夫人多治比真宗之間生有葛原親王（786-853，武家之棟樑桓武平氏之祖）。
785年（延曆4年）9月左右，皇太子早良親王以暗殺藤原種繼（藤原式家）為理由被廢除太子之位，被處以流放之刑，早良親王以絕食抗議，死於流配的途中。之後，同年12月31日（11月25日），桓武天皇冊立安殿親王為皇太子。
文化方面，桓武天皇提議編纂《續日本紀 》。還有最澄（日本天台宗之祖，也是日本著名的渡來人一族，天台宗是創立於中國的佛教宗派）和空海（日本真言宗之祖）由大唐回到日本。當時，舊有奈良佛教（南都六宗）與政權緊密相關，權力過大。桓武天皇作為最澄和空海的庇護人，採取沒收奈良佛教封戶等政治壓迫手段，推動天台宗、真言宗等新興佛教宗教取代日本舊有的奈良佛教宗派。
遷都
桓武天皇厭惡平城京（今奈良）強大的佛教各寺的影響力，還有天武天皇流的皇統斷絕，回到了天智天皇流的皇統等原因，784年（延曆3年）因藤原種繼建議，決定遷都於當時雖有經秦氏（自稱是秦始皇后裔的日本著名渡來人一族）開拓，但仍然算是未開化的山城國。次年藤原種繼被暗殺，廢太子早良親王，立安殿親王為太子。最初在784年（延曆3年），開始建設長岡京，卻發生了天災、近親者發生不幸的惡靈作祟，在古代這些都是算作天皇無德的證據，桓武天皇怕被民眾認為不具備天子的資格，僅僅在10年後的794年（延曆13年），就由長岡京，再遷都到了符合五行、陰陽之說，與四神相應之地平安京（即京都，在明治維新遷都東京之前一直是日本的法定首都）。當時日本東北地區被蝦夷族侵擾，桓武天皇任命坂上田村麻呂（自稱是漢靈帝後裔的日本著名渡來人一族，號稱是日本武神的傳奇人物）為征夷大將軍，以多賀城為據點，遠征蝦夷地，置鎮守府於膽澤，在紫波築城。今各國製造甲冑、武器，同時促進地方手工業發展。797年（延曆16年）置勘解由使，整頓地方行政。801年（延曆20年）派藤原葛野麻呂為遣唐使，804年（延曆23年）出發，最澄、空海等同行。置敕旨田，開闢皇室財源。但是桓武天皇晩年，由於平安京的營造和東北地區的軍事遠征，使百姓勞苦，經藤原緒嗣（藤原百川的長子）建言，新都營造和軍事遠征都中斷了（藤原緒嗣和菅野真道的德政相論）。
晚年
桓武天皇即位前的772年（寶龜3年）有井上內親王和他戶親王、在位中的785年（延曆4年）有早良親王，都是死於非命，其間有重重陰謀。桓武天皇害怕井上內親王和早良親王的怨靈，於800年8月16日（延曆19年7月23日），追尊早良親王為“崇道天皇”，並恢復井上內親王的皇后之位。
桓武天皇在806年4月9日（延曆25年3月17日），去世。
后妃與子女
后妃
皇后：藤原乙牟漏（760-790，藤原良繼之女）
妃（同時也是妹妹）：酒人內親王（754-829，光仁天皇之女）
夫人：藤原旅子（759-788，藤原百川之女）夫人：藤原吉子（?-807，藤原是公之女）
夫人：多治比真宗（769-813，多治比長野之女）
夫人：藤原小屎（藤原鷲取之女）
女御：紀乙魚（?-840，紀木津魚之女）
女御：百濟王教法（?-840，百濟王俊哲之女）
女御：橘御井子（橘入居之女）
女御：藤原仲子（藤原家依之女）
女御：橘常子（788-817，橘島田麻呂之女）
女御：藤原正子（藤原清成之女） 宮人：坂上又子（?-790，坂上苅田麻呂之女）
宮人：坂上春子（?-807，坂上田村麻呂之女）
宮人：藤原河子（?-838，藤原大繼之女）
宮人：藤原東子（?-816，藤原種繼之女）
宮人：藤原平子（?-833，藤原乙叡之女）
宮人：紀若子（?-?，紀船守之女）
宮人：藤原上子（藤原小黑麻呂之女）
宮人：橘田村子（橘入居之女）
宮人：河上好（?-?，錦部春人之女）
宮人：百濟王教仁（?-?，百濟王武鏡之女）
宮人：百濟王貞香（?-?，百濟王教德之女）
宮人：中臣豐子（?-?，中臣大魚之女）
女嬬：多治比豐繼（?-?）
女嬬：百濟永繼（飛鳥部奈止麻呂之女，本是藤原內麻呂之妻，曾為藤原內麻呂生下藤原冬嗣）
皇子
安殿親王（即平城天皇，774-824，藤原乙牟漏之子）
神野親王（即嵯峨天皇，786-842，藤原乙牟漏之子）
大伴親王（即淳和天皇，786-840，藤原旅子之子）
伊予親王（783-807，藤原吉子之子）
葛原親王（786-853，武家棟樑桓武平氏之祖，多治比真宗之子）
佐味親王（793-825，多治比真宗之子）
賀陽親王（794-871，子孫幸身王、時身王受賜平朝臣姓，多治比真宗之子）
大野親王（798-803，多治比真宗之子）
萬多親王（788－830，其子正躬王、正行王受賜平朝臣姓，藤原小屎之子）
葛井親王（800-850，坂上春子之子）
仲野親王（792-867，其子茂世王、利世王、惟世王受賜平朝臣姓，藤原河子之子）
明日香親王（?-834，紀若子之子）
坂本親王（793-818，河上好之子）
太田親王（?-808，百濟王教仁之子）
長岡岡成（?-848，臣籍降下為長岡朝臣姓，多治比豐繼之子）
良岑安世（785-830，臣籍降下為良岑朝臣姓，百濟永繼之子）
皇女
高志內親王（789-809，淳和天皇之妃及妹，藤原乙牟漏之女）
朝原內親王（779-817，伊勢齋宮，嫁與兄長平城天皇為妃，酒人內親王之女）
因幡內親王（?-824，多治比真宗之女）
安濃內親王（?-841，多治比真宗之女）
賀樂內親王（?-874，橘御井子之女）
菅原內親王（?-825，橘御井子之女）
大宅內親王（?-849，嫁與兄長平城天皇為妃，橘常子之女）
高津內親王（?-841，嫁與兄長嵯峨天皇為妃，坂上又子之女）
春日內親王（?-832，坂上春子之女）
安勅內親王（?-855，藤原河子之女）
大井內親王（?-865，藤原河子之女）
紀內親王（799-886，藤原河子之女）
善原內親王（?-863，藤原河子之女）
甘南美內親王（800-817，平城天皇之妃及妹，藤原東子之女）
伊都內親王（801-861，阿保親王之妃、在原業平之母，藤原平子之女）
滋野內親王（809-857，藤原上子之女）
池上內親王（?-868，橘田村子之女）
駿河內親王（801-820，百濟王貞香之女）
布勢內親王（?-812，伊勢齋宮，中臣豐子之女）
日本歷代天皇
| 代 | 諡號或追號 | 就任時間 | 卸任時間 | 附註及任內大事 |
| 1 | 神武天皇 | 前660年1月1日 | 前585年3月11日 | 日本史上首任天皇，傳為天照大神的後裔，而確證待查。類似中國的黃帝與韓國的檀君。 |
| 2 | 綏靖天皇 | 前581年1月8日 | 前549年5月10日 | 由綏靖天皇到開化天皇共八代，歷史上只有誕生、即位、以及建宮、立後等記載，沒有治績紀錄，故在日本歷史上稱作闕史八代。 |
| 3 | 安寧天皇 | 前549年7月3日 | 前511年12月6日 | 闕史八代。一說安寧天皇元年為前548年。 |
| 4 | 懿德天皇 | 前510年2月4日 | 前477年9月8日 | 闕史八代。 |
| 5 | 孝昭天皇 | 前475年1月9日 | 前393年8月5日 | 闕史八代。 |
| 6 | 孝安天皇 | 前392年1月7日 | 前291年1月9日 | 闕史八代。 |
| 7 | 孝靈天皇 | 前290年1月12日 | 前215年2月8日 | 闕史八代。 |
| 8 | 孝元天皇 | 前214年1月14日 | 前158年9月2日 | 闕史八代。 |
| 9 | 開化天皇 | 前158年11月12日 | 前98年4月9日 | 闕史八代。一說開化天皇元年為前157年 |
| 10 | 崇神天皇 | 前97年1月13日 | 前30年12月5日 | 首位在考古學上可考證的天皇。 |
| 11 | 垂仁天皇 | 前29年1月2日 | 25763 | 廢除殉禮 |
| 12 | 景行天皇 | 26125 | 130年11月7日 | 日本武尊東征 |
| 13 | 成務天皇 | 131年1月5日 | 190年6月11日 | 在日本國內劃分國、縣、邑等地方行政區域。 |
| 14 | 仲哀天皇 | 192年1月11日 | 200年2月6日 | 日本武尊之子，違逆神旨而死。 |
| 15 | 應神天皇 | 270年1月1日 | 310年2月15日 | 一說即傳說中的八幡大神（八幡大菩薩） |
| 16 | 仁德天皇 | 313年1月3日 | 399年1月16日 | 聖帝之世 |
| 17 | 履中天皇 | 400年2月1日 | 405年3月15日 | 命諸國設定國史（散逸） |
| 18 | 反正天皇 | 406年1月2日 | 410年1月23日 | 平定仲皇子之亂 |
| 19 | 允恭天皇 | 412年12月 | 453年1月14日 | |
| 20 | 安康天皇 | 453年12月14日 | 456年8月9日 | 與輕皇子爭位勝出 |
| 21 | 雄略天皇 | 456年11月13日 | 479年8月7日 | 暴君說 |
| 22 | 清寧天皇 | 480年1月15日 | 484年1月16日 | 體弱 |
| 23 | 顯宗天皇 | 485年1月1日 | 487年4月25日 | 市邊押磐皇子遺兒 |
| 24 | 仁賢天皇 | 488年1月5日 | 498年8月8日 | 報德不報怨 |
| 25 | 武烈天皇 | 498年12月 | 506年12月8日 | 殘暴不仁的天皇，仁德帝一脈終絕。 |
| 26 | 繼體天皇 | 507年2月4日 | 531年2月7日 | 應神帝五代孫 |
| 27 | 安閒天皇 | 531年2月7日 | 535年12月17日 | |
| 28 | 宣化天皇 | 535年12月 | 539年2月10日 | |
| 29 | 欽明天皇 | 539年12月5日 | 571年4月 | 崇佛廢佛論爭展開。 |
| 30 | 敏達天皇 | 572年4月3日 | 585年8月15日 | |
| 31 | 用明天皇 | 585年9月5日 | 587年4月9日 | 聖德太子之父。 |
| 32 | 崇峻天皇 | 587年8月2日 | 592年11月3日 | 崇佛廢佛論爭完結，崇佛派蘇我馬子獲勝並暗殺天皇，佛教地位奠定。 |
| 33 | 推古天皇 | 592年12月8日 | 628年3月7日 | 日本歷史上首位女天皇。 |
| 34 | 舒明天皇 | 629年1月4日 | 641年10月9日 | |
| 35 | 皇極天皇 | 642年1月15日 | 645年6月14日 | 女天皇。 |
| 36 | 孝德天皇 | 645年6月14日 | 654年10月10日 | 645年定年號為大化，創日本年號之始。 推行大化革新，指定官制。 |
| 37 | 齊明天皇 | 655年1月3日 | 661年7月24日 | 即皇極天皇，於孝德天皇死後重祚。 |
| 38 | 天智天皇 | 661年7月24日 | 671年12月3日 | 天皇制確立。 |
| 39 | 弘文天皇 | 671年12月5日 | 672年7月23日 | 即位紀錄於正史中被抹煞，又稱大友帝 |
| 40 | 天武天皇 | 673年2月27日 | 686年9月9日 | 強化天皇中央集權制。 |
| 41 | 持統天皇 | 686年9月9日 | 697年8月1日 | 天武帝皇后，女天皇。 |
| 42 | 文武天皇 | 697年8月1日 | 707年6月15日 | 命藤原不比等等人編法典《大寶律令》，又設定鑄錢司。 |
| 43 | 元明天皇 | 707年7月17日 | 715年9月2日 | 女天皇。 |
| 44 | 元正天皇 | 715年9月2日 | 724年2月4日 | 女天皇。 |
| 45 | 聖武天皇 | 724年2月4日 | 749年7月2日 | 設立東大寺 |
| 46 | 孝謙天皇 | 749年7月2日 | 758年8月1日 | 女天皇。 |
| 47 | 淳仁天皇 | 758年8月1日 | 764年10月9日 | 又稱淡路廢帝，明治維新後追贈淳仁之諡號 |
| 48 | 稱德天皇 | 764年10月9日 | 770年8月4日 | 孝謙天皇重祚。與僧道鏡有染。 |
| 49 | 光仁天皇 | 770年10月1日 | 781年4月3日 | 天智系一脈 |
| 50 | 桓武天皇 | 781年4月3日 | 806年3月17日 | 異稱柏原天皇，遷都平安京，開創平安時代 |
| 51 | 平城天皇 | 806年3月17日 | 809年4月1日 | 異稱奈良天皇，下令遷都—遷回舊都平城京，引發藥子之變 |
| 52 | 嵯峨天皇 | 809年4月1日 | 823年4月16日 | 和文全盛期。允文允武。 |
| 53 | 淳和天皇 | 823年4月16日 | 833年2月28日 | 又稱西院帝 |
| 54 | 仁明天皇 | 833年2月28日 | 850年3月21日 | 異稱深草天皇，承和之變 |
| 55 | 文德天皇 | 850年3月21日 | 858年8月27日 | |
| 56 | 清和天皇 | 858年11月7日 | 876年11月29日 | |
| 57 | 陽成天皇 | 876年11月29日 | 884年2月4日 | 陽狂之帝 |
| 58 | 光孝天皇 | 884年2月5日 | 887年8月26日 | 異稱小松帝 |
| 59 | 宇多天皇 | 887年8月26日 | 897年7月3日 | 臣籍降下，之後恢復皇籍即位 |
| 60 | 醍醐天皇 | 897年7月3日 | 930年9月22日 | 出生後臣籍降下，恢復皇籍後即位，編纂古今集 |
| 61 | 朱雀天皇 | 930年9月22日 | 946年4月20日 | 將門、純友之亂 |
| 62 | 村上天皇 | 946年4月20日 | 967年5月25日 | |
| 63 | 冷泉天皇 | 967年5月25日 | 969年8月13日 | |
| 64 | 圓融天皇 | 969年8月13日 | 984年8月27日 | |
| 65 | 花山天皇 | 984年8月27日 | 986年6月23日 | |
| 66 | 一條天皇 | 986年6月23日 | 1011年6月13日 | |
| 67 | 三條天皇 | 1011年6月13日 | 1016年1月29日 | |
| 68 | 後一條天皇 | 1016年1月29日 | 1036年4月17日 | |
| 69 | 後朱雀天皇 | 1036年4月17日 | 1045年1月16日 | |
| 70 | 後冷泉天皇 | 1045年1月16日 | 1068年4月19日 | |
| 71 | 後三條天皇 | 1068年4月19日 | 1072年12月8日 | |
| 72 | 白河天皇 | 1072年12月8日 | 1086年11月26日 | |
| 73 | 堀河天皇 | 1086年11月26日 | 1107年7月19日 | |
| 74 | 鳥羽天皇 | 1107年7月19日 | 1123年1月28日 | |
| 75 | 崇德天皇 | 1123年1月28日 | 1141年12月7日 | 保元之亂、大怨靈，有贊歧院之稱。 |
| 76 | 近衛天皇 | 1141年12月7日 | 1155年7月23日 | |
| 77 | 後白河天皇 | 1155年7月24日 | 1158年8月11日 | 源平之爭開始。 |
| 78 | 二條天皇 | 1158年8月11日 | 1165年6月25日 | 平治之亂，源義朝被殺，其子賴朝被流放，平氏專權。 |
| 79 | 六條天皇 | 1165年6月25日 | 1168年2月19日 | |
| 80 | 高倉天皇 | 1168年2月19日 | 1180年2月21日 | |
| 81 | 安德天皇 | 1180年2月21日 | 1185年3月24日 | 平氏一族滅亡。 |
| 82 | 後鳥羽天皇 | 1183年8月20日 | 1198年1月11日 | |
| 83 | 土御門天皇 | 1198年1月11日 | 1210年11月25日 | 又稱阿波院、土佐院 |
| 84 | 順德天皇 | 1210年11月25日 | 1221年4月20日 | 又稱佐渡院，在未期間承久之亂發生，朝廷倒幕軍戰敗，朝廷自此被幕府所控制。後鳥羽天皇、土御門天皇、順德天皇被流放。 |
| 85 | 仲恭天皇 | 1221年4月20日 | 1221年7月9日 | 承久之亂發生後被廢黜，僅在位77日，因此有九條廢帝之稱。 |
| 86 | 後堀河天皇 | 1221年7月9日 | 1232年10月4日 | |
| 87 | 四條天皇 | 1232年10月4日 | 1242年1月9日 | |
| 88 | 後嵯峨天皇 | 1242年1月9日 | 1246年1月29日 | |
| 89 | 後深草天皇 | 1246年1月29日 | 1259年11月26日 | |
| 90 | 龜山天皇 | 1259年11月26日 | 1274年1月26日 | |
| 91 | 後宇多天皇 | 1274年1月26日 | 1287年10月21日 | |
| 92 | 伏見天皇 | 1287年10月21日 | 1298年7月22日 | |
| 93 | 後伏見天皇 | 1298年7月22日 | 1301年1月22日 | |
| 94 | 後二條天皇 | 1301年1月22日 | 1308年8月25日 | |
| 95 | 花園天皇 | 1308年8月26日 | 1318年2月26日 | |
| 96(南朝1) | 後醍醐天皇 | 1318年2月26日 | 1339年8月15日 | 南朝第一任天皇。 |
| 97(南朝2) | 後村上天皇 | 1331年9月20日 | 1333年5月25日 | 南朝天皇。 |
| 98(南朝3) | 長慶天皇 | 1336年8月15日 | 1348年10月27日 | 南朝天皇。 |
| 99(南朝4) | 後龜山天皇 | 1339年8月15日 | 1368年3月11日 | 南朝最後一任天皇。 |
| 北朝1 | 光嚴天皇 | 1348年10月27日 | 1351年11月7日 | |
| 北朝2 | 光明天皇 | 1352年8月17日 | 1371年3月23日 | |
| 北朝3 | 崇光天皇 | 1368年3月11日 | 1383年10月 | |
| 北朝4 | 後光嚴天皇 | 1371年3月23日 | 1382年4月11日 | |
| 北朝5 | 後圓融天皇 | 1383年10月 | 1392年10月5日 | |
| 100 | 後小松天皇 | 1382年4月11日 | 1412年8月29日 | 北朝第六代天皇，在將軍足利義滿的協助下，接收了南朝後龜山天皇交出的傳國神器，統一了南北朝。 |
| 101 | 稱光天皇 | 1412年8月29日 | 1428年7月20日 | |
| 102 | 後花園天皇 | 1428年7月28日 | 1464年7月19日 | 異稱後文德院 |
| 103 | 后土御門天皇 | 1464年7月19日 | 1500年9月28日 | |
| 104 | 後柏原天皇 | 1500年10月25日 | 1526年4月7日 | 即位21年後才行即位儀式。 |
| 105 | 後奈良天皇 | 1526年4月29日 | 1557年9月5日 | 織田信長(1534年)誕生。(生卒年:1534年─1582年) |
| 106 | 正親町天皇 | 1557年10月27日 | 1586年11月7日 | |
| 107 | 後陽成天皇 | 1586年11月7日 | 1611年3月27日 | 豐臣秀吉、德川家康等大名在京都聚樂第覲見天皇。 |
| 108 | 後水尾天皇 | 1611年3月27日 | 1629年11月8日 | |
| 109 | 明正天皇 | 1629年11月8日 | 1643年10月3日 | 女天皇。 |
| 110 | 後光明天皇 | 1643年10月3日 | 1654年9月20日 | |
| 111 | 後西天皇 | 1654年11月28日 | 1663年1月26日 | |
| 112 | 靈元天皇 | 1663年1月26日 | 1687年3月21日 | |
| 113 | 東山天皇 | 1687年3月21日 | 1709年6月21日 | |
| 114 | 中御門天皇 | 1709年6月21日 | 1735年3月21日 | |
| 115 | 櫻町天皇 | 1735年3月21日 | 1747年5月2日 | |
| 116 | 桃園天皇 | 1747年5月2日 | 1762年7月12日 | |
| 117 | 後櫻町天皇 | 1762年7月27日 | 1770年11月24日 | 至今最後一位女天皇。 |
| 118 | 後桃園天皇 | 1770年11月24日 | 1779年11月9日 | |
| 119 | 光格天皇 | 1779年11月25日 | 1817年3月22日 | |
| 120 | 仁孝天皇 | 1817年3月22日 | 1846年2月6日 | 天保改革(1841年)。 |
| 121 | 孝明天皇 | 1846年2月13日 | 1866年12月25日 | |
| 122 | 明治天皇 | 1867年1月9日 | 1912年7月30日 | 實施明治維新（1868年）。發動日清戰爭、日俄戰爭，擊敗中國和俄國，加速日本現代化的步伐。 |
| 123 | 大正天皇 | 1912年7月30日 | 1926年12月25日 | |
| 124 | 昭和天皇 | 1926年12月25日 | 1989年1月7日 | 至現時為止日本在位最長和最長壽的天皇。在位期間與軸心國發動第二次世界大戰，最終戰敗。 |
| 125 | 今上天皇 明仁 | 1989年1月7日 |
