秦朝灭亡后，刘邦同项羽又进行了为时五年的楚汉之战，公元前202年刘邦获胜，第二年正式登极为皇帝，从此奠定了汉帝国为时四百年的统治。
汉朝分为西汉、东汉两个阶段，西汉延续了214年，于公元8年因王莽篡夺政权而灭亡。不过在15年后，起义军又消灭了王莽的新朝。公元25年，刘秀登极重建汉朝，历史上称为东汉。东汉延续了196年，被权臣曹操的儿子曹丕篡夺而灭亡。两汉统治持续四百多年，因经济繁荣开创了中国历史上第一个黄金时代，刘姓皇族也繁衍成中国历史上空前庞大的帝室血缘群体。后来有人认为朱元璋的后人数目一度也堪与媲美，只是后来多被屠灭，仍无法与刘氏皇族后人并论。
回首中国几千年历史，可以说汉朝刘姓皇族堪称在历朝历代的皇族中发展繁衍的数量最大。这是因为汉朝皇族大都加封，传国时间又长。汉朝开国皇帝刘邦有八个儿子，他吸取秦朝不分封皇族而最后全部遭灭顶之灾的教训，把刘姓子孙分封到全国各地为王。这些受封到各地的皇子们都广纳嫔妃，子孙成群。西汉传到第四代，汉武帝的堂兄弟就达几百人之多。这种按几何基数的发展，只经过几代就会发展到惊人的数字。
两汉400年间，皇族共传了18代，因有些是兄终弟及，所以共出了28位皇帝。在西汉214年间经过9代人，朝廷统计的皇族就发展到8万人。
汉朝皇族众多，对朝廷的财政负担压力却不太重。汉制虽然是皇子都封王，自武帝时代起却不能世袭，要逐代降级并由诸子平分家产，例如上一代是王，下一代就降为侯。按此实行后，结果不出三四代，王侯的后代大都沦落为平民，朝廷对多数人也没有专门照顾。如西汉被推翻后赤眉军找来15岁刘氏皇族刘盆子当傀儡皇帝，这个少年此前就已经沦落为放羊的牧童。
西汉末年，出身外戚的大司马王莽掌握了朝廷大权，并于公元8年撕下最后的伪装，公然篡汉称帝，改国号为“新”。王莽登基后实行混乱的内外政策，仅6年后就爆发了绿林起义，国内各地的不少刘氏皇族也参加了起义军。此后经过9年战争，起义军攻入长安，杀死王莽，刘氏皇族又夺回政权。
后代的一些野心家曾认为，西汉灭亡后仅15年，东汉王朝又能建立，关键是王？心慈手软，没有消灭刘姓皇族。其实王莽在篡权前曾经毒死过14岁的汉平帝，还是自己的小女婿，结果使女儿在少年就守了寡，心肠已很毒辣。不过此人篡夺政权前的多年间一直向天下以行“仁义”相标榜，刚登基时政权还不稳固，因此还收买一些潦倒的刘姓皇族为他劝进，自然不好大杀原来的皇族。
汉平帝被毒死后，王莽又立了一个两岁的小皇帝刘婴，在其六岁的时候废掉，由自己篡汉称帝。为了显示仁慈，王莽一直没有杀那个六岁就退位的刘婴，只是将他封闭养在深宫，表面还封他为安定公。由于长期对外隔绝，监管的人又不敢同他说话，刘婴成年后根本不知世事，完全是呆傻之人，其实这也是一种残酷的方法。
王莽自认为国柄在握，对刘氏皇族在社会上的能量估计不足。西汉末年的几位刘氏皇帝，确实都是沉溺酒色的昏君，搞得天下失望。王莽自认为自己通过假行仁义，再通过对北方少数民族的战争转移矛盾，就可以收买人心坐稳江山。出乎预料的是，王莽实行的新政反而激化了社会矛盾，对外战争又引发人民怨愤，多数民众又怀念起刘氏皇朝统治下相对安定的日子，结果王莽的新朝建立不出6年就爆发了大起义。
由于社会上的人普遍有正统观念，起兵反王莽的队伍大都拥戴刘氏皇族为名义上的首领。如绿林起义军就拥戴河南山中一个皇族刘玄为更始皇帝，赤眉起义军则在诸多刘氏皇族中用抓阄方式找了一个15岁的刘盆子为帝。不过，绿林、赤眉军拥戴的刘氏皇帝，其实都是傀儡和草包。传说刘玄被绿林军拥戴登基即位之时，竟羞愧流汗，双手发抖，紧张得说不出一句话来。绿林军打进长安消灭了王莽后，刘玄便不理朝政，沉湎女色，常喝得烂醉如泥不能上朝。他经常让侍中冒充自己，坐在帷帐内与文武大臣议事，将士大臣听出这并非刘玄的声音，就更加不满，下属很快离心。结果，绿林军不久被赤眉军消灭，刘玄本人也被勒死。
在反王莽的起义中，有众多刘氏皇族积极参加，这固然是他们仇恨王氏夺了刘氏江山，另一个重要原因是因刘邦的后代太多且分散于天下，各地起义军也愿意拿他们来充当旗帜或傀儡。当时参加起义并且真有才能的皇族，应首推南阳的刘秀。
作为东汉王朝的创建者刘秀，据称是长沙王之后，少年时其家境已与平民无异。王莽篡汉建“新朝”后，刘秀在山乡过着耕田种地读书交友的生活，磨炼了意志，并坚定了恢复汉室的志向。公元22年，刘秀和长兄在家乡组织了以刘氏宗室子弟为骨干的一支武装，响应绿林军。公元23年，刘秀率3000军队北攻昆阳，以非凡的军事才能，一举击溃了王莽军队主力40万人，创造了世界军事史上一次以少胜多的范例战例，即中国历史上著名的“昆阳大捷”。
昆阳之战，成为两汉历史的转折点，为消灭王莽新朝奠定了基础，刘秀也从此声威大震。因绿林军难以容他，刘秀便到河北发展，收编了当地铜马军等武装，于公元25年称帝并建都洛阳。此后，他又用了十一年时间消灭了国内各派割据势力，终于统一了天下。
反抗王莽的战争席卷国内，全国人口死亡过半，刘氏皇族也有不少死亡。刘秀重建东汉后，因前一段战乱使皇族的身份认定统计出现混乱，朝廷只优待刘秀自身后裔这支皇族，再也没有详细统计刘邦全部后裔数字。不过按推断，刘邦的后人到东汉末年其总数至少发展为几十万人。