元皇帝名睿，字景文，是宣帝司馬懿之曾孫，琅王牙恭王司馬覲之子。咸寧二年(276)生於洛陽，生時有奇異的神光，照得滿屋通明，所墊的稿薦像剛割下的禾草。長大以後，前額左邊生有白毛，鼻樑很高，眉骨突起，目光有神，顧盼生光。十五歲時，嗣位為琅王牙王。少年即有好名聲。惠帝在位期間，王室多事，元帝常常保持恭儉退讓的態度，因而免於遭禍。平時沉著聰敏而有器量，不輕易顯示自己的才華，所以還未被當時的人鑒識。只有侍中嵇紹認為他是奇才異人，曾對人說：「琅王牙王毛髮骨相不同於常人，不是做人臣的人。」
元康二年(292)，拜為員外散騎常侍。陞遷為左將軍，參與討伐成都王司馬穎，蕩陰之役王師失敗，元帝的叔父東安王司馬繇被司馬穎殺害。元帝害怕災禍臨頭，想出奔他地。當天夜裡月光明亮，警戒嚴密，元帝無法脫身，處境窘迫。過了一會兒，黑雲蔽空，雷雨大作，巡邏的人都鬆懈了，因而才能暗地逃出。此前司馬穎下令各關口不讓貴人通過，元帝到了河陽，被渡口上的官吏阻攔。侍從宋典從後面趕來，用鞭子把元帝的馬打了一下笑著說：「捨長！辟家禁止貴人通過，你也被拘留了麼！」官吏這才讓元帝過去了。到了洛陽，迎接太妃一同回到封國。
東海王司馬越在下邳收編軍隊準備西上時，給元帝加上輔國將軍的稱號。不久又加上平東將軍、監徐州諸軍事，鎮守下邳。很快又遷為安東將軍、都督揚州諸軍事。司馬越西上迎接皇帝，讓元帝留守東方。永嘉初年(307)，採用了王導的計謀，開始鎮守建鄴，以顧榮為軍司馬，賀循為參佐，王敦、王導、周豈頁、刁協都是腹心股肱之臣，尊重名賢，察訪民情，江東士人百姓都心悅誠服。遇太妃死於封國，上表奔喪，安葬完畢，回到建鄴，增加宣城郡封地二萬戶，加鎮東大將軍、開府儀同三司職銜。受司馬越的指使，討伐征東將軍周馥，把周馥趕走。懷帝被劫持到平陽時，司空荀藩等向天下發出檄文，推元帝為盟主。江州刺史華軼不服從，荀藩使豫章內史周廣、前江州刺史衛展討伐並俘獲了他。愍帝即位後，加左丞相職。一年多後，進位為丞相、大都督中外諸軍事。派遣諸將分別平定江東，在宣城斬了叛將孫弼，在湘州平定了杜..，按皇帝旨意在荊揚二州實行大赦。西都長安陷落時，元帝出師遠征，親披甲冑傳檄四方，徵召天下兵馬，約期進軍。這時在臨安發現了玉冊，在江寧發現一枚雕有麒麟的白玉神璽，印璽上刻有的文字是「長壽萬年」，太陽出現兩重光圈，大家都以為這是國家將要中興的徵兆。
元帝建武元年(317)春二月二十八日，平東將軍宋哲到建康，宣讀愍帝詔書說：「遭遇艱難的時運，皇家綱紀不振。朕因德望不厚，繼承大業以後，不能使上天永保晉室，使王業中興，以致凶暴的胡人敢於率犬羊之眾，逼迫京師皇輿。朕今幽囚於邊塞窮城，憂慮萬端，命在旦夕。卿面見丞相，宣告朕意，使丞相總攝朝政，盡早克復舊都，修整宗廟陵墓，雪國家之大恥。」
三月，元帝穿白衣到郊外舉行三日哀悼。西陽王司馬..以及群僚參佐、州牧守將等請求元帝加上尊號，元帝不許。司馬..等誓死再三請求，元帝流著淚感歎道：「我是一個罪人啊！只有蹈節義而死，以雪天下之恥，或可贖失職的斧鉞之罪。我本是琅王牙王，如諸位賢人逼迫不已！」於是隨即呼喚私人奴僕安排車輛，準備返回封國。群臣這才不敢再強逼，又請按魏晉的前例，尊元帝為晉王，元帝答應了。初九，即王位，實行大赦，改年號為建武。那些殺祖父母、父母的人，以及劉聰、石勒不在大赦之列。原來帳下的參軍拜為奉車都尉，掾屬拜為駙馬都尉，提拔掾屬百餘人，當時人們稱之為「百六掾」。於是設置百官，在建康建立宗廟和社稷。當時各地競相獻吉祥之物，報吉祥之兆，元帝說：「我肩負四海重任，未能自責思過，有什麼吉祥徵兆可言。」
四月初四，立世子司馬紹為晉王太子。以撫軍大將軍、西陽王司馬..為太保，征南大將軍、漢安侯王敦為大將軍，右將軍王導為都督中外諸軍事、驃騎將軍，左長史刁協為尚書左僕射。封兒子宣城公司馬裒為琅王牙王。
六月十五日，司空、并州刺史、廣武侯劉琨，幽州刺史、左賢王、渤海公段匹石單，領護烏丸校尉、鎮北將軍劉翰，單于、廣寧公段辰，遼西公段眷，冀州刺史、祝阿子邵續，青州刺史、廣饒侯曹嶷，兗州刺史、定襄侯劉演，東夷校尉崔毖，鮮卑大都督慕容隕等一百八十人上書勸元帝即皇帝位(書文略)。元帝下書答覆諸將，鼓勵安慰他們，文在《劉琨傳》。
石勒部將石季龍圍攻譙城，被平西將軍祖逖擊退。十八日，元帝向天下傳遞檄文說：「逆賊石勒，在河朔一帶大肆擄掠，經歷年討伐，已驚魂不定，竄逸遠方。然又遣其凶黨石季龍率犬羊之眾，渡河南犯，肆意毒害百姓。平西將軍祖逖率眾討伐，立即潰散。今派遣車騎將軍、琅王牙王司馬裒等九軍，精銳之卒三萬，水陸四路並進，直搗賊穴，受祖逖節度。有能斬石季龍之首者，賞絹三千匹，金五十斤，封縣侯，食邑二千戶。賊黨如能斬石季龍首送來，封賞同前面一樣。」
七月，散騎侍郎朱嵩、尚書郎顧球死，元帝很悲痛，打算為他們舉行哀悼儀式，有司奏請說，按舊制尚書郎不在舉哀的範圍。元帝說：「國家衰亂造成社會風氣不良，要特地為他們哀悼。」於是為他們舉行哀悼儀式，元帝哭得很悲痛。二十七日，梁王司馬悝死。以太尉荀組為司徒。放鬆了百姓進入山林湖澤進行漁獵的禁令。
八月十五日，封梁王的世子司馬翹為梁王。荊州刺史第五猗為賊軍首領杜曾所推舉，於是與杜曾一起反叛。
九月二十九日，王敦使武昌太守趙誘、襄陽太守朱軌、陵江將軍黃峻討伐第五猗，被第五猗的部將杜曾打敗，趙誘等人都戰死。石勒殺害京兆太守華胥。梁州刺史周訪討伐並大破杜曾。
十月二十九日，琅王牙王司馬裒死。
十一月十六日，封汝南王之子司馬弼為新蔡王。十九日，以司空劉琨為太尉。朝中設置史官，建立太學。
這年揚州大旱。
大興元年(318)正月初一，臨朝會見群臣，懸掛樂器而不演奏。
三月初七，愍帝死的消息傳來，元帝穿孝服居廬舍守喪。初十，群臣請求加皇帝尊號。元帝下令說：「我因沒有高德，正逢國家危難達到極點，未為國家盡為臣之節，沒有匡救國家的舉動，這就是我日夜不安廢寢忘食的原因。當今宗廟廢絕，億萬人民無所依托，百官臣僚都勉勵我擔負國家政治重任，我不敢推辭，這就聽從大家的意見。」當天即皇帝位。下詔說：「昔日我高祖宣皇帝順應天命，開闢皇家基業，景皇帝、文皇帝累世光大祖業，和諧華夏。到了世祖，應天順時，受禪即位，功勞齊於天地，仁德廣濟宇宙。然而老天不明，降下災禍，懷帝遠離故都，早死於異域。天禍又降，大行皇帝去世，社稷無人供奉。群後三司六事之人，咨詢於官吏百姓，華夏戎狄，一致歸大命於朕身。我一人畏天之威，因而不敢有違。遂登壇南面，受命繼先帝之業，焚柴祭天，頒布瑞歷。只是朕德望微薄，繼承此大業，如面對渺茫大江，不知如何渡過。只有你們這些股肱爪牙之士，文武熊羆之臣，方能幫助安定晉室，輔佐我一人。希望與萬國共同享受太平盛世。」於是實行大赦，改年號，文武官員增爵位二等。二十四日，立王太子司馬紹為皇太子。
二十六日，下詔說：「昔日之為政者，以行動而不是以言辭感召人，以事實而不是以文采順應天命。所以我清靜寡慾而人自正其身。其次聽其言而觀其行，以辦事功效考核一個人的優劣。那些政績顯著，刑獄公正，百姓無怨恨攻詰之言，在位雖久而勤謹如初的人，以及那些當官軟弱，欺軟怕硬，行為污濁，弄虛作假以博得時譽的人，各公佈他們的名字，使在職官吏，仰鑒前代楷模，齊心協力，牢記為政要寬緩，減輕徭役，使百姓得到實惠，不要廢棄朕的詔命。斷絕一切送禮的行為。」
夏四月初一，日蝕。給大將軍王敦加上江州牧的官職。驃騎將軍王導進為開府儀同三司。初二，開始禁止招魂葬。初九，西平地震。
五月初八，使持節、侍中、都督、太尉、并州刺史、廣武侯劉琨被段匹石單殺害。
六月，天旱，元帝親自祭祀求雨。改丹楊內史為丹楊尹。初九，以尚書左僕射刁協為尚書令，平南將軍、曲陵公荀崧為尚書左僕射。十五日，以滎陽太守李矩為都督司州諸軍事、司州刺史。二十三日，封皇子司馬..為武陵王。開始設置諫鼓和謗木。
秋七月初四，下詔說：「王室災禍頻繁，奸凶肆意暴虐，綱紀毀廢，大道不行，朕以薄德之人，繼承大業，日夜憂懼，欲革除其弊。郡守縣令等地方官員，應奉行舊制，正身潔己，嚴明執法，抑制豪強，愛恤孤獨，核實戶口，勸勉督促農桑之事。州牧刺史應當互相檢查，不得顧私損公，郡縣長吏中有一心為公而不被提拔重用者，有為官貪婪行為污穢卻因有財勢安然無事者，如不推薦舉報，則應受故意放縱惡人和掩蔽善人之罪，有上述情況而不知道，則應負昏暗不明之責。各官須明確審慎奉行此詔令。」劉聰死，其子劉粲繼偽皇帝位。
八月，冀、徐、青三州發生蝗災。靳准殺劉粲，自稱漢王。
冬十月初十，廣州刺史陶侃加平南將軍銜。劉曜在赤壁僭即皇帝位。
十一月十三日，夜間日出，離地面三丈，日中有赤青色光暈。新蔡王司馬弼死。大將軍王敦加荊州牧的職務。十八日，下詔說：「朕以薄德之人，繼承天下大業，上不能調和陰陽氣候，下不能養育百姓，災異現象頻繁發生，不祥之兆多次出現。本月初十、十三，發生雷震和暴雨，這大概是上天以災異進行譴責，用來顯示朕的無德。群公卿士，可各自秘密奏事，詳細陳述政事得失，不要有所避諱，我將親自閱讀。」新建了聽訟觀。故歸命侯孫皓之子孫..謀反，被處死。
十二月，劉聰故將王騰、馬忠等殺靳准，將傳國璽送給劉曜。武昌地震。初五，封顯義亭侯司馬煥為琅王牙王。初七，琅笽王司馬煥死。二十一日，下詔說：「漢高祖經過大梁，讚揚信陵君之賢；齊軍進入魯國，修柳下惠之墓。吳地那些高德之士著名賢者有未被表彰錄用者，都列出名單上報。」江東三郡發生饑荒，派遣使者救濟災民。彭城內史周撫殺了沛國內史周默造反。
二年春正月二十六日，崇陽陵崩塌，元帝穿白服哭了三天，使冠軍將軍梁堪、守太常馬龜等修復陵墓。派人到平陽迎接懷愍二帝的靈柩，受阻而還。
二月，太山太守徐龕斬叛臣周撫，首級傳到京師。
夏四月，龍驤將軍陳川佔據浚儀反叛，投降石勒。太山太守徐龕據本郡反叛，自稱兗州刺史，侵擾濟岱。秦州刺史陳安反叛，投降劉曜。
五月十三日，太陽陵崩毀，元帝穿白服哭三日。徐楊及江西諸郡發生蝗災。吳郡發生大饑荒。平北將軍祖逖在浚儀與石勒部將石季龍交戰，祖逖大敗。二十二日，下詔說：「天下衰敝，災荒又生，百姓貧困，國用匱乏，吳郡饑民餓死者以百數。天生黎民又為他們設置君長，選拔明哲之人為左右輔臣，應當深思以救百姓之急。昔日吳起為楚悼王審訂法令，減裁不急需的官吏，廢除疏遠的公族，以增加將士的待遇，因而國富兵強。何況國家有今日之衰敝，百姓又是如此貧困呢！應當捨棄非急需的事務，不是軍隊所需要者都省去。」二十三日，梁州刺史周訪在武當與杜曾交戰，殺了杜曾，活捉第五猗。
六月初七，周訪加安南將軍職銜，撤銷御府及諸郡丞，設置博士員五人。二十八日，加給太常賀循開府儀同三司的頭銜。
秋七月二十六日，太賞賀循死。
八月，肅慎國來獻木苦矢石弩。徐龕擄掠東莞，元帝派遣太子左衛率羊鑒兼征虜將軍，統領徐州刺史蔡豹討伐徐龕。
冬十月，平北將軍祖逖使督護陳超襲擊石勒部將桃豹，陳超兵敗，死在戰場。
十一月戊寅，石勒僭號稱王，國號趙。
十二月初九，實行大赦，下詔讓百官各秘密奏事，免去百姓各種徭役。鮮卑慕容隕襲擊遼東，東夷校尉、平州刺史崔毖投奔高句驪。
這一年，南陽王司馬保在祁山稱晉王。三吳發生大饑荒。
三年春正月初一，晉王司馬保為劉曜逼迫遷到桑城。
二月初六，石勒部將石季龍侵擾冒犬次，平北將軍、冀州刺史邵續攻擊石季龍，被石季龍打敗，死於戰場。
三月慕容隕送來玉璽三枚。
閏月，以尚書周豈頁為尚書僕射。
夏四月壬辰，枉矢星從翼軫星間流過。
五月初三孝懷帝太子司馬詮在平陽被害，元帝哭吊三日。二十七日，地震。這個月，晉王司馬保被其部將張春殺害。劉曜使陳安攻擊張春，並把張春消滅，陳安卻乘機背叛劉曜。石勒部將徐龕率眾來投降。
六月，發大水。初四，西中郎將、護羌校尉、涼州刺史、平西公張實被盜賊殺害，張實之弟張茂嗣位，任平西將軍、涼州刺史。
秋七月二十四日，元帝下詔說：「先公武王，先父恭王在琅王牙為君四十多年，恩惠加於百姓，仁愛之德存於人心。朕應天命，創業於江南，萬民歸心，扶老攜幼而來。琅王牙國人在江南者近千戶，現將這些人集聚的地方設立一個懷德縣，屬丹陽郡。昔日漢高祖以故鄉沛為湯沐邑，光武帝也免除南頓的賦稅徭役，對懷德縣的優待豁免辦法按照漢朝的例子。」祖逖部將衛策在汴水大破石勒別軍，祖逖加鎮西將軍銜。
八月二十六日，敬王后虞氏被尊為敬皇后。二十九日，將神主遷入太廟。辛未，梁州刺史、安南將軍周訪死。皇太子在太學祭奠先師孔子。以湘州刺史甘卓為安南將軍、梁州刺史。
九月，徐龕又叛變，投降石勒。
冬十月二十五日，徐州刺史蔡豹因畏縮不前被處死。王敦殺了武陵內史向碩。
四年春二月，徐龕又率眾來投降。鮮卑末波奉送皇帝信璽。二十一日，在太廟告祭先帝，接受印璽。癸亥，兩日相鬥。
三月，設置《周易》、《儀禮》、《公羊》博士。十四日，以平東將軍曹嶷為安東將軍。
夏四月二十三日，元帝親自查閱百姓獄訟。石勒進攻並佔據冒犬次。撫軍將軍、幽州刺史段匹石單，死於石勒軍中。
五月，天旱。初二，下詔說：「昔日漢高祖、光武帝和魏武帝都曾免除良人為奴婢者，我朝武帝時，佔據涼州的異族統治者敗亡，那些作奴婢的人也都恢復原籍，可見這是歷代的成規。現在有中州平民因遭難在揚州諸郡做僮客者，可恢復其平民身份，以備國家征戰徭役之用。」
秋七月，發大水。十七日，以尚書戴若思為征西將軍、都督司兗豫並冀雍六州諸軍事、司州刺史，鎮守合肥；丹楊尹劉隗為鎮北將軍、都督青、徐、幽、平四州諸軍事、青州刺史，鎮守淮陰。二十五日，以驃騎將軍王導為司空。
八月，常山崩塌。
九月壬寅，鎮西將軍、豫州刺史祖逖死。
冬十月壬午，以祖逖之弟侍中祖約為平西將軍、豫州刺史。
十二月，以慕容隕為持節、都督幽平二州東夷諸軍事、平州牧，封遼東郡公。
永昌元年(322)春正月初一，大赦，改年號。十四日，大將軍王敦以誅劉隗為名在武昌舉兵，龍驤將軍沈充率兵響應王敦。
三月，召征西將軍戴若思、鎮北將軍劉隗回京師護衛。以司空王導為前鋒大都督，以戴若思為驃騎將軍，丹楊諸郡郡守都加軍銜。尚書周豈頁加尚書左僕射，領軍王邃加尚書右僕射。以太子右衛率周延執行冠軍將軍事，率兵三千討伐沈充。甲午，封皇子司馬昱為琅王牙王。劉隗駐軍於金城，右將軍周札守石頭城，元帝親自披甲在郊外巡視六軍。派遣平南將軍陶侃兼管江州，安南將軍甘卓兼管荊州，各率所屬軍隊從後面牽制王敦。
四月，王敦前鋒進石頭城，周札開城門接應王敦軍，奮威將軍侯禮戰死。王敦佔據石頭城，戴若思、劉隗率軍攻石頭城，王導、周豈頁、郭逸、虞潭等三路出擊，王師大敗。尚書令刁協逃到江乘，被賊軍殺害。鎮北將軍劉隗投奔石勒。元帝派遣使者對王敦說：「公若還不忘晉朝，從此息兵，我們可以共同安定天下。如不能這樣，朕將回到原來的封地琅王牙，以為賢者讓路。」辛未，實行大赦。王敦自己任命自己為丞相、都督中外諸軍、錄尚書事，封武昌郡公，食邑萬戶。丙子，驃騎將軍、秣陵侯戴若思，尚書左僕射、護軍將軍、武城侯周豈頁被王敦殺害。王敦將領沈充攻陷吳國，魏砬攻陷湘州，吳國內史張茂，湘州刺史、譙王司馬承一起被殺。
五月二十日，王敦以太保、西陽王司馬..為太宰，司空王導加尚書令職。二十三日，鎮南大將軍甘卓被襄陽太守周慮殺害。蜀地賊寇張龍侵擾巴東，建平太守柳純將他趕走。石勒派遣騎兵侵擾河南。
六月，天旱。
秋七月，王敦給兗州刺史郗鑒加上安北將軍職銜。石勒部將石季龍攻陷太山，捉住守將徐龕。兗州刺史郗鑒從鄒山退到合肥鎮守。
八月，王敦以其兄王含為衛將軍，自己領寧、益二州都督。琅王牙太守孫默反叛，投降石勒。
冬十月，發生大瘟疫，病死者十之二三。初九，都督荊梁二州諸軍事、平南將軍、荊州刺史、武陵侯王訥死。十一日，以下邳內史王邃為征北將軍、都督青、徐、幽、平四州諸軍事，鎮守淮陰。新昌太守梁碩起兵反叛。京師發生大霧，黑氣蔽天，日月無光。石勒攻陷襄城、城父，進而包圍譙，擊破祖約別軍，祖約退守壽春。
十一月，以司徒荀組為太尉。己酉，太尉荀組死。撤銷司徒，其職司合併於丞相。
閏月初十，元帝在內殿去世，終年四十七歲，葬於建平陵，廟號中宗。元帝性格簡樸儉省而恬淡，能容納直言，虛心待人。開始鎮守江東時，常因飲酒而荒廢政事，王導殷切勸戒，元帝讓王導斟了一杯酒，然後拿起杯子將酒倒掉，從此以後不再飲酒。有司奏請太極殿廣室掛上絳帳，元帝說：「漢文帝把群臣上書的黑色書袋收集起來做帷帳。」於是令冬天用青布，夏天用青紗布做帷帳。宮中將封貴人，有司請買雀釵為貴人作頭飾，元帝以為費用高而不許。所寵愛的鄭夫人衣著樸素無文采。元帝姨母的弟弟王訥為母親建屋過於奢華，元帝流著淚勸阻了他。然而晉室遭亂，皇帝流亡，天命仍在晉室，謀臣和諧。王師屢次出動，總打不出長江流域，治理區域狹小，僅能保全吳楚。終於使權臣犯上，身受其辱，憂憤而死。謙恭節儉之德有餘，而雄武之才不足。
秦始皇時有個望氣者說：「五百年後金陵有天子氣。」所以秦始皇就東遊以壓倒這天子氣，並把金陵改為秣陵，挖斷金陵北山以絕其地氣。孫權稱帝時，自認為是應了秦時預言，孫盛認為從秦始皇到孫權才四百三十七年，未到五百年之數，到元帝渡江，是五百二十六年，天子之氣應在此了。咸寧初年(275)，太社樹被風吹斷，社中冒出青氣，占卜者認為東莞有帝王之吉兆，於是將東莞王徙封為琅王牙王，這就是元帝的祖父琅王牙武王司馬由。滅吳之戰，實是王睿先到建鄴，而孫皓投降時，卻把玉璽送給離建鄴尚遠的司馬由軍營。天意和人事，都符合中興的吉兆。惠帝太安年間(302～303)，有童謠說：「五馬浮渡江，一馬化為龍。」懷帝永嘉年間(307～313)，歲、鎮、熒惑、太白等星聚於斗、牛二星之間，識星象的人認為吳越之地當有王者興起。這一年，中原王室傾覆，元帝與西陽王、汝南王、南頓王、彭城王南下渡江，而元帝終於即皇帝位。
當初，《玄石圖》上有「牛繼馬後」的話，所以宣帝司馬懿深刻忌諱牛氏，於是做了個能裝兩種酒只有一個口的酒器，自己先飲好酒，而將毒酒斟給其大將牛金，將他毒死。而琅王牙恭王司馬覲的妃子夏侯氏竟與一個姓牛的小吏私通而生了元帝，有人說這就是「牛繼馬後」的符應。