趙王司馬倫字子彝，宣帝的第九個兒子，母親是柏夫人。曹魏嘉平初年(249)，封為安樂亭侯。五等制建立後，改封為東安子，拜諫議大夫。
武帝即位，封他為琅王牙郡王。因讓散騎將劉緝收買工所的人打算盜竊御裘坐罪，廷尉杜友以法斷劉緝棄市，司馬倫應與劉緝同罪。有司奏司馬倫爵位重又是親屬，不能連坐。諫議大夫劉毅反駁說：「王法賞罰，不論貴賤，然後才可以使禮制齊一刑典顯明。司馬倫明知御裘不同尋常，卻不明白地告訴手下，本與劉緝同罪，可以按親屬和地位酌量減罪，而不能置而不問。應該按法律折中，如杜友所說。」武帝認為劉毅說的對，然而司馬倫是自己親叔父，所以下詔赦免了他。等到了封國，任東中郎將、宣威將軍。咸寧年間(275～279)，改封為趙王，升為平北將軍、都督鄴城守事，任安北將軍。元康初年(291)，遷為征西將軍、開府儀同三司，鎮守關中。司馬倫用刑和獎賞失中，氐族羌族反叛，徵召回京師。不久拜為車騎將軍、太子太傅。與賈後及其母郭槐結交很深，諂媚侍奉中宮，賈後很親信他。要求任尚書令，張華、裴危頁堅決不同意。又要求當尚書令，張華、裴危頁又不同意。
愍懷太子被廢棄後，讓他領右軍將軍。當時左衛司馬督司馬雅以及常從督許超，都曾侍奉東宮太子，二人為太子無罪被廢而感傷，便與殿中中郎士猗等商量廢賈後，復太子之位，因張華、裴危頁不願廢賈後之志難改，難以與他們圖謀，趙王倫執掌重要的兵權，性情又貪功冒進，可借他的力量成事，便勸說司馬倫寵幸的臣子孫秀道：「中宮賈後凶狠嫉妒無道，與賈謐等人一起廢了太子。現在國家沒有嫡系繼嗣，社稷危險了，大臣將會起事。而你名義上侍奉中宮，與賈後郭氏親善，太子被廢，都說你們參與了此事，一旦另起事端，災禍一定會牽連到你們。為何不事先謀劃一下呢？」孫秀同意了，告訴司馬倫，司馬倫採納了這個意見。於是告訴通事史令張林以及省事張衡、殿中侍御史殷渾、右衛司馬督路始，讓他們當內應。事將要發起時，孫秀知道太子聰明，如果回到東宮，會與賢人謀及政事，估計自己必定不得志，便又勸司馬倫說：「太子為人剛猛，不能為私事而干求請見。明公您一向侍奉賈後，時議都認為您是賈後的私黨。現在雖然想為太子建大功，可太子心有宿怨，一定不會對您增加賞賜了。會說為百姓之望所逼迫，將功折罪罷了。這是招致災禍的辦法。現在暫且緩慢行事，賈後必定會加害太子，然後廢棄賈後，既為太子報仇，又足以立功，哪只是避免災禍呢？」司馬倫聽從了他的意見。孫秀便稍稍洩漏廢賈後復太子之位的計策，讓賈謐的同黨大都知道。司馬倫、孫秀於是勸賈謐等人及早殺死太子，以杜絕眾人之望。
太子遇害之後，司馬倫、孫秀的謀劃更厲害，而司馬雅和許超怕以後致禍，對以前的計謀反悔，便托辭有病。孫秀又告訴右衛次飛督閭和，閭和依從了，約定四月三日夜晚三更一刻，以鼓聲為號。到了約定的時間，便假詔敕令三部司馬道：「中宮與賈謐等人殺了我太子，現在讓車騎進入廢除賈後。你們都應聽從命令，賜爵為關中侯。不聽命的，誅滅三族。」於是眾人都聽從命令。司馬倫又假詔開門晚上入宮，把軍隊陳列在路南，派翊軍校尉、齊王司馬礒帶領三部司馬一百人，打開宮門進入。華林縣令駱休為內應，迎惠帝駕臨東堂。於是廢賈後為庶人，把她囚禁在建始殿。拘捕吳太妃、趙粲以及韓壽的妻子賈午等人，交付行刑司考究查實。下詔告知尚書廢賈後之事，並拘捕賈謐等人，召集中書監、侍中、黃門侍郎、八坐等人都連夜入殿，逮捕張華、裴危頁、解結、杜斌等人，在殿前誅殺了他們。尚書開始懷疑詔書有詐，郎師景露出手版上奏請求皇帝手詔。司馬倫等人認為敗壞眾人情緒，斬首示眾。第二天，司馬倫坐於端門，屯兵向北，派尚書和郁持節把賈庶人送到金墉。殺趙粲叔父中護軍趙浚以及散騎韓豫等，朝廷內外的官員多被罷免。司馬倫不久又假詔自己任命持節、大都督、督中外諸軍事、相國，侍中、趙王如故，完全依照司馬懿輔佐魏國的辦法，設置左右長史、司馬、從事中郎四人，參軍十人，掾屬二十人，軍隊一萬人。任他的大兒子散騎常侍司馬罶領冗從僕射；兒子司馬馥任前將軍，封為濟陽王，司馬虔為黃門郎，封為汝陰王，司馬詡是散騎侍郎，封為霸城侯。孫秀等所封都是大郡，兼有兵權，文武官封侯的幾千人，百官都聽令於司馬倫。
司馬倫平素才能平庸，沒有智慧計策，又為孫秀所制，孫秀的威權顯揚於朝廷，天下都侍奉孫秀而無求於司馬倫。孫秀起自於琅王牙小吏，累官於趙國，以諂媚顯達。執掌國家大權後，便恣肆於施奸謀，多殺忠臣良將，以逞私慾。司隸從事游顥與殷渾有隔閡，殷渾引誘游顥的家奴晉興，讓他偽告游顥有篡逆打算。孫秀不仔細察問，便拘捕了游顥和襄陽中正李邁，把他們殺了，厚待晉興，任命為己部曲督。前衛尉石崇、黃門郎潘岳都與孫秀有隔閡，一併被殺。於是京城中的君子不以其生存為樂了。
淮南王司馬允、齊王司馬礒認為司馬倫驕縱僭位，內心懷有不平之意。孫秀等人也深以為忌，便讓司馬礒出鎮許，收回了司馬允的護軍。司馬允發憤，起兵討伐司馬倫。司馬允失敗滅亡後，司馬倫加九錫，增加封邑五萬戶。司馬倫假裝謙讓，詔書派百官到他府上勸進，由侍中宣讀詔書，然後他才接受。加封司馬罶為撫軍將軍、領軍將軍，司馬馥為鎮軍將軍、領護軍將軍，司馬虔為中軍將軍、領右衛將軍，司馬詡為侍中。又任孫秀為侍中、輔國將軍、相國司馬，右率如從前一樣。張林等人都位居要職。增加司馬倫相府兵為二萬人，與皇帝的護衛相同，還暗藏了些兵士，總數超過三萬。把東宮的三個門都建成四角華麗的望樓，又隔斷宮的東西道路為外部邊界。有人對孫秀說：「散騎常侍楊准、黃門侍郎劉逵要梁王司馬肜來誅殺司馬倫。」恰好有星象的異常變化，便徙司馬肜為丞相，居住司徒府，讓楊准、劉逵轉任外官。
趙王司馬倫沒有學問，不知書；孫秀也由於狡黠小聰明，貪求婬利。與他共事的人，都是邪佞之徒，只追逐榮祿名利，沒有深謀遠慮的謀略。司馬罶見識淺薄，司馬馥、司馬虔也都凶狠暴戾，司馬詡愚蠢頑劣又輕佻，各自乖異，互相憎恨詆毀。孫秀的兒子孫會，二十歲，當射聲校尉，娶惠帝女河東公主。公主母喪不到一年，便納聘禮。孫會形體矮小面貌醜陋，像下等的奴僕。當初與富家兒子在城西販馬，百姓忽然聽說他娶了公主，沒有誰不驚駭。
司馬倫、孫秀都很相信巫鬼，聽信妖邪之說。孫秀讓牙門趙奉假稱宣帝司馬懿的神語，說要讓司馬倫早日入西宮。又說宣帝在北芒山當趙王的佐助，於是又在北芒山別立宣帝廟。說叛逆的謀劃可以成功。任太子詹事裴劭、左軍將軍卞粹等二十人為從事中郎，另有掾屬二十人。孫秀等安置諸軍，安插心腹，讓散騎常侍、義陽王司馬威兼侍中，出入詔命。假作禪讓之詔，讓使持節、尚書令滿奮，僕射崔隨為副，捧著皇帝的玉璽印綬禪位給司馬倫。司馬倫假裝謙讓不接受。於是宗室諸王、群公卿士都假稱有符瑞天文靈應予以勸進，司馬倫才同意。左衛王輿與前軍司馬雅等帶領甲士入殿，以威賞明示三部司馬，所以都沒有誰敢反對。當天夜晚，派張林等人屯守諸門。義陽王司馬威以及駱休等人逼著天子拿走玉璽印綬。不到天亮，內外百官用車輿法駕迎接司馬倫。惠帝坐雲母車，隨行儀仗隊幾百人，從華林西門出居金墉城。尚書和郁兼侍中、散騎常侍，琅王牙王司馬睿、中書侍郎陸機跟隨，到城下而返回。派張衡保衛惠帝，實際上就是囚禁他。
司馬倫隨從士兵五千人，從端門進入，登上太極殿，滿奮、崔隨、樂廣把玉璽印綬獻給司馬倫，於是司馬倫便僭位稱帝，大赦天下，改年號為建始。這一年，賢良方正、直言、秀才、孝廉、良將都不考試；計吏以及在京邑的當出使四方的使者，太學生年紀在十六歲以上以及正在學習的二十歲的人，都任命為官吏；郡縣二千石以上的令長適逢大赦時正在職的人，都封為侯，郡綱紀都是孝廉，縣綱紀都是廉吏。任大兒子司馬罶為太子，司馬馥為侍中、大司農、領護軍、京兆王，司馬虔為侍中、大將軍領軍、廣平王，司馬詡為侍中、撫軍將軍、霸城王，孫秀為侍中、中書監、驃騎將軍、儀同三司。張林等諸黨都登上卿將之位，大加封賞，其餘同謀之人都破格提拔晉陞，不可勝記，就連奴僕士卒雜役之人也都加封爵位。每次朝廷會見，冠飾貂蟬者滿坐，當時的人作諺語說：「貂不足，狗尾續。」只以苟且的恩惠取得人們的歡悅，庫府的儲備還不夠賞賜，金銀冶煉鑄造還不能供給冶印，所以有白版封侯，君子恥於接受他的賞賜，百姓也知道他不得善終了。
司馬倫親自祭祀太廟，回來時，遇到大風，吹折了麾蓋。孫秀為司馬倫建立了非常的大功，因此司馬倫更敬重他。孫秀住在文帝司馬昭當相國時所居的內庫，事無鉅細，必定先徵求他的意見然後才實行。司馬倫的詔令，孫秀總是改變，有所取捨，便自己寫在青紙上當詔書，有時朝令夕改竟達到三四次，百官轉任改職如同流水一樣。當時有只雉雞飛入殿中，從太極殿的東階上殿，人們驅趕它，又飛到殿西邊大鐘的下面，過了一會，飛走了。另外司馬倫在殿上捉到一隻奇異的鳥，問手下都不知它是什麼鳥，過了幾天的一個傍晚，宮西邊有個穿白衣服的小孩說這鳥是服劉鳥。司馬倫讓人抓住小兒和這隻鳥一併關在牢室中，第二天早晨打開一看，門戶和先前一樣，可是人和鳥都不見了。司馬倫眼睛有個瘤子，時人認為這是妖異的象徵。
當時齊王司馬礒、河間王司馬..、成都王司馬穎都擁有強大的軍隊，各佔一方。孫秀知道司馬礒等人必定有別的圖謀，便選拔親戚黨羽以及司馬倫的舊官吏當這三王的參佐之將和郡守。
孫秀本來與張林有隔閡，雖然表面上互相推崇，內心其實忌恨他。等到張林當了衛將軍，深恨自己沒得到開府之職，暗地裡給司馬罶寫信，陳述孫秀專權，行為違背眾人心願，而所封功臣都是小人，擾亂朝廷，可一併殺了他們。司馬罶把信給司馬倫看，司馬倫又給孫秀看。孫秀勸司馬倫殺掉張林，司馬倫同意了。於是司馬倫請同宗室的人在華林園聚會，召集張林、孫秀以及王輿入見，趁機拘捕張林，殺了他，並誅滅三族。
等到三王起兵討伐司馬倫的檄文傳來，司馬倫、孫秀才大為恐懼，派其中堅孫輔為上軍將軍，積弩李嚴為折衝將軍，率七千士兵從延壽關出戰，征虜張泓、左軍蔡璜、前軍閭和等率九千人從..阪關出兵，鎮軍司馬雅、楊威莫原等率八千人從成皋關出兵。徵召東平王司馬懋為使持節、衛將軍，都督各軍抵禦三王之師。派楊珍晝夜到宣帝廟祈禱請求，回報總是說宣帝感謝陛下，某日必當破賊。又拜道士胡沃為太平將軍，讓他招來福..。孫秀家中天天陳設各種祭祀，製作詛咒制勝的巫術文章，讓巫祝選擇作戰的日子。又讓近親在嵩山上穿著羽衣，詐稱是仙人王喬，製作神仙文字，敘述司馬倫國運長久，以此迷惑民眾。孫秀想派司馬馥、司馬虔帶兵協助諸軍作戰，他們二人不肯。司馬虔平素與劉輿親善友愛，孫秀便讓劉輿勸說司馬虔，此後司馬虔才帶領八千士兵作三軍的後繼和援助。張泓、司馬雅等雖然連戰連勝，但義軍分散後又匯合，司馬雅等人不能前進。許超等人與成都王司馬穎的軍隊在黃橋作戰，殺傷一萬多人。張泓徑直到陽翟，又在城南攻破齊王司馬礒的輜重，殺死幾千人，於是佔據城池保住屯積軍需物資之所。這時司馬礒的軍隊已經在穎陰，離陽翟四十里。司馬礒分軍渡過穎水，進攻張泓不利。張泓乘勝追到穎上，夜晚面臨穎水列陣。司馬礒派輕兵進攻他們，諸軍不動，而孫輔、徐建的軍隊夜晚自亂，逕自回洛陽自首。孫輔、徐建逃跑時，不知道其他軍督都還在，便說：「齊王軍隊強盛，勢不可擋，張泓等已覆沒了。」司馬倫大驚，隱瞞此事，召集司馬虔和許超回京。正好張泓擊敗司馬礒的捷報傳來，司馬倫大喜，便又派許超前往，而這時司馬虔在回京的途中已到庾倉。許超回兵前進渡過黃河時，將士疑惑隔閡，銳氣內挫。張泓等帶領所有兵士渡過穎水，進攻司馬礒兵營，司馬礒出兵進攻他們的別帥孫髦、司馬譚、孫輔，將其全部攻破，士卒流散逃回洛陽，張泓等收集餘眾回營。孫秀等得知三方軍情一天天危急，假傳攻破了司馬礒兵營，活捉了司馬礒，以此欺騙眾人，並讓百官都來祝賀，而士猗、伏胤、孫會都執掌兵權而不相從。司馬倫又授予太子詹事劉琨使節，讓他督河北將軍，率一千步兵催促各軍作戰。孫會等與義軍在激水交戰，大敗，撤退保守河上，劉琨燒斷河橋。
自從義兵興起，百官將士都想誅殺司馬倫、孫秀以向天下謝罪。孫秀知道眾怒難犯，不敢出省。及至聽說河北軍全部失敗，便憂慮得不知所為。義陽王司馬威勸孫秀到尚書省與八坐議論征戰防備之事，孫秀依從了。使京城四品官以下的子弟年齡在十五歲以上的人，都到司隸之所，跟著司馬倫出戰。內外各軍都想劫殺孫秀，司馬威害怕，從崇禮闥回到下捨。許超、士猗、孫會等都回軍以後，便跟孫秀謀劃，有人想收集剩餘的士兵出戰，有人想焚燒宮室，誅殺不依附自己的人，隨同司馬倫向南投奔劉旆、孟觀等人，有人想乘船向東逃到大海，計議不決。王輿反叛，率領該營七百多士兵從南掖門攻入，敕令宮中士兵各自守衛宮門，三部司馬作為內應。王輿自己前往攻擊孫秀，孫秀關閉中書南門。王輿讓士兵登牆燒屋，孫秀和許超、士猗倉惶逃出，左衛將軍趙泉斬孫秀等人示眾。在右衛營逮捕了孫會，交付廷尉誅戮。捉住了前將軍謝炎、黃門令駱休、司馬督王睶，都斬於殿中。三部司馬兵在宣化闥中斬孫弼示眾。當時司馬馥在孫秀家，王輿派將士把他囚禁在散騎省，用大戟守住省..。八坐都到殿中，坐在東階樹下。王輿駐紮在雲龍門，讓司馬倫制詔令道：「我為孫秀等人所誤，致使三王發怒。現在孫秀已誅，將迎太子復位，我告老歸農。」傳示詔書用騶虞幡信令將士放下武器。文武百官各自奔逃，沒有誰敢家居。黃門帶司馬倫從華林東門出，和司馬罶一起都回到汶陽裡住宅。於是派甲兵數千把天子從金墉城迎歸，百姓都稱萬歲。惠帝從端門入，升殿，居廣室，送司馬倫和司馬罶等到金墉城。
當初，孫秀害怕西軍到來，又召司馬虔還京。這天住宿在九曲，詔令使者免去司馬虔官職，司馬虔恐懼，離開軍隊帶了幾十人回到汶陽裡。
梁王司馬肜表奏司馬倫父子叛逆，應當誅殺。百官在朝堂會議，都如同司馬肜表奏一樣。派尚書袁敞持節賜司馬倫死罪，讓他喝金屑苦酒。司馬倫慚愧，用手巾遮住臉，連聲說：「孫秀誤我！孫秀誤我！」於是逮捕司馬罶、司馬馥、司馬虔、司馬詡交付廷尉獄，考究查實。司馬馥臨死時對司馬虔說：「因你連累我們家破人亡啊！」百官凡是司馬倫所用的人，一律斥免，台省愛衛也只有少數保留。自興兵六十多天中，作戰所殺害的將近十萬人。
大凡同司馬倫為逆參預謀劃大事的人：張林被孫秀殺死；許超、士猗、孫弼、謝炎、殷渾與孫秀為王輿所殺；張衡、閭和、孫髦、高越從陽翟返回，伏胤戰敗後回到洛陽，都斬於東市；蔡璜在陽翟向齊王司馬礒投降，回洛陽以後自殺；王輿因有功免於誅殺，後來與東萊王司馬蕤謀劃殺司馬礒，又伏法被殺。