秦朝滅亡后，劉邦同項羽又進行了為時五年的楚漢之戰，公元前202年劉邦獲勝，第二年正式登極為皇帝，從此奠定了漢帝國為時四百年的統治。

漢朝分為西漢、東漢兩個階段，西漢延續了214年，于公元8年因王莽篡奪政權而滅亡。不過在15年后，起義軍又消滅了王莽的新朝。公元25年，劉秀登極重建漢朝，歷史上稱為東漢。東漢延續了196年，被權臣曹操的兒子曹丕篡奪而滅亡。兩漢統治持續四百多年，因經濟繁榮開創了中國歷史上第一個黃金時代，劉姓皇族也繁衍成中國歷史上空前龐大的帝室血緣群體。后來有人認為朱元璋的后人數目一度也堪與媲美，只是后來多被屠滅，仍無法與劉氏皇族后人并論。

回首中國幾千年歷史，可以說漢朝劉姓皇族堪稱在歷朝歷代的皇族中發展繁衍的數量最大。這是因為漢朝皇族大都加封，傳國時間又長。漢朝開國皇帝劉邦有八個兒子，他吸取秦朝不分封皇族而最后全部遭滅頂之災的教訓，把劉姓子孫分封到全國各地為王。這些受封到各地的皇子們都廣納嬪妃，子孫成群。西漢傳到第四代，漢武帝的堂兄弟就達幾百人之多。這種按幾何基數的發展，只經過幾代就會發展到驚人的數字。

兩漢400年間，皇族共傳了18代，因有些是兄終弟及，所以共出了28位皇帝。在西漢214年間經過9代人，朝廷統計的皇族就發展到8萬人。

漢朝皇族眾多，對朝廷的財政負擔壓力卻不太重。漢制雖然是皇子都封王，自武帝時代起卻不能世襲，要逐代降級并由諸子平分家產，例如上一代是王，下一代就降為侯。按此實行后，結果不出三四代，王侯的后代大都淪落為平民，朝廷對多數人也沒有專門照顧。如西漢被推翻后赤眉軍找來15歲劉氏皇族劉盆子當傀儡皇帝，這個少年此前就已經淪落為放羊的牧童。

西漢末年，出身外戚的大司馬王莽掌握了朝廷大權，并于公元8年撕下最后的偽裝，公然篡漢稱帝，改國號為“新”。王莽登基后實行混亂的內外政策，僅6年后就爆發了綠林起義，國內各地的不少劉氏皇族也參加了起義軍。此后經過9年戰爭，起義軍攻入長安，殺死王莽，劉氏皇族又奪回政權。

后代的一些野心家曾認為，西漢滅亡后僅15年，東漢王朝又能建立，關鍵是王？心慈手軟，沒有消滅劉姓皇族。其實王莽在篡權前曾經毒死過14歲的漢平帝，還是自己的小女婿，結果使女兒在少年就守了寡，心腸已很毒辣。不過此人篡奪政權前的多年間一直向天下以行“仁義”相標榜，剛登基時政權還不穩固，因此還收買一些潦倒的劉姓皇族為他勸進，自然不好大殺原來的皇族。

漢平帝被毒死后，王莽又立了一個兩歲的小皇帝劉嬰，在其六歲的時候廢掉，由自己篡漢稱帝。為了顯示仁慈，王莽一直沒有殺那個六歲就退位的劉嬰，只是將他封閉養在深宮，表面還封他為安定公。由于長期對外隔絕，監管的人又不敢同他說話，劉嬰成年后根本不知世事，完全是呆傻之人，其實這也是一種殘酷的方法。

王莽自認為國柄在握，對劉氏皇族在社會上的能量估計不足。西漢末年的幾位劉氏皇帝，確實都是沉溺酒色的昏君，搞得天下失望。王莽自認為自己通過假行仁義，再通過對北方少數民族的戰爭轉移矛盾，就可以收買人心坐穩江山。出乎預料的是，王莽實行的新政反而激化了社會矛盾，對外戰爭又引發人民怨憤，多數民眾又懷念起劉氏皇朝統治下相對安定的日子，結果王莽的新朝建立不出6年就爆發了大起義。

由于社會上的人普遍有正統觀念，起兵反王莽的隊伍大都擁戴劉氏皇族為名義上的首領。如綠林起義軍就擁戴河南山中一個皇族劉玄為更始皇帝，赤眉起義軍則在諸多劉氏皇族中用抓鬮方式找了一個15歲的劉盆子為帝。不過，綠林、赤眉軍擁戴的劉氏皇帝，其實都是傀儡和草包。傳說劉玄被綠林軍擁戴登基即位之時，竟羞愧流汗，雙手發抖，緊張得說不出一句話來。綠林軍打進長安消滅了王莽后，劉玄便不理朝政，沉湎女色，常喝得爛醉如泥不能上朝。他經常讓侍中冒充自己，坐在帷帳內與文武大臣議事，將士大臣聽出這并非劉玄的聲音，就更加不滿，下屬很快離心。結果，綠林軍不久被赤眉軍消滅，劉玄本人也被勒死。

在反王莽的起義中，有眾多劉氏皇族積極參加，這固然是他們仇恨王氏奪了劉氏江山，另一個重要原因是因劉邦的后代太多且分散于天下，各地起義軍也愿意拿他們來充當旗幟或傀儡。當時參加起義并且真有才能的皇族，應首推南陽的劉秀。

作為東漢王朝的創建者劉秀，據稱是長沙王之后，少年時其家境已與平民無異。王莽篡漢建“新朝”后，劉秀在山鄉過著耕田種地讀書交友的生活，磨煉了意志，并堅定了恢復漢室的志向。公元22年，劉秀和長兄在家鄉組織了以劉氏宗室子弟為骨干的一支武裝，響應綠林軍。公元23年，劉秀率3000軍隊北攻昆陽，以非凡的軍事才能，一舉擊潰了王莽軍隊主力40萬人，創造了世界軍事史上一次以少勝多的范例戰例，即中國歷史上著名的“昆陽大捷”。

昆陽之戰，成為兩漢歷史的轉折點，為消滅王莽新朝奠定了基礎，劉秀也從此聲威大震。因綠林軍難以容他，劉秀便到河北發展，收編了當地銅馬軍等武裝，于公元25年稱帝并建都洛陽。此后，他又用了十一年時間消滅了國內各派割據勢力，終于統一了天下。

反抗王莽的戰爭席卷國內，全國人口死亡過半，劉氏皇族也有不少死亡。劉秀重建東漢后，因前一段戰亂使皇族的身份認定統計出現混亂，朝廷只優待劉秀自身后裔這支皇族，再也沒有詳細統計劉邦全部后裔數字。不過按推斷，劉邦的后人到東漢末年其總數至少發展為幾十萬人。