刘玄，南阳舂陵人，西汉皇裔，汉景帝刘启之子长沙定王刘发之后，东汉光武帝刘秀的族兄。
王莽末年，天下大乱，刘玄落草为寇，沦为强盗，而后又投靠绿林军陈牧等人，担任陈牧手下的安集掾。当时刘秀和他的哥哥刘演也在舂陵起兵，与绿林军合兵而进。
地皇四年(公元23年)正月，绿林军在连续取得对官军的胜利后，队伍发展到了10多万人。起义军领袖们多数认为，为了便于对整个义军的统一领导，增强对广大百姓的号召力，在更大规模上推进对王莽政权的斗争，应该拥立一位刘氏宗室为皇帝。
当时在起义军中的汉宗室基本上都是舂陵侯的后代，其中以刘演与刘玄为代表。起义军将领们在立两者中何人为皇帝的问题上产生了严重分歧。南阳豪杰与王常等希望拥立刘演，因为在几次对官军的战斗中刘演已经展示了超人的谋略和卓越的指挥才能。但绿林军的其他将领则属意于刘玄。他们对刘演的威名有点害怕，担心一旦被立为皇帝就不易左右，而刘玄性格怯弱，立他为皇帝较易控制。
地皇四年(23年)二月一日，刘玄在在淯水边的沙滩上设立坛场，陈列军队、举行大会。刘玄即皇帝位，南面而立，接受群臣朝拜。刘玄向来懦弱，见此场面，羞愧流汗，举着手连话都说不出来。于是大赦天下，建年号为更始，史称更始帝。
后来更始帝刘玄嫉妒刘演的威名，便设计将刘演杀死。刘玄又派遣王匡攻打洛阳，派西屏大将军申屠建、丞相司直李松攻打武关，三辅震动。当时海内豪杰纷纷起来响应，都杀死牧守，自称将军，用更始的年号，以等待更始帝的诏令，一个月之间，起义部队遍布全国。
这时长安城中有人起兵攻打未央宫。九月，东海人公宾斩杀在渐台王莽，新朝灭亡，公宾收了王莽的玺绶，将王莽的头送到宛城。
更始二年（24年）二月，更始帝向西而进，迁都长安。来到长安后，更始政权迅速地堕落腐化。刘玄日夜与妇人在后庭饮酒取乐，群臣有事想上奏于他，刘玄常常因喝醉了酒而不能接见。上梁不正下梁歪，皇帝如此，大臣自然效仿，于是整个长安城被更始政权搞得乌烟瘴气。长安百姓纷纷怨恨。
山东的赤眉军趁机起兵，西进入关，攻下了长安城，刘玄弃城而逃。赤眉军传下书信说：“如圣公肯降，就封他为长沙王。但二十天后，就不接受了。”于是更始帝刘秀赤膊到长乐宫，将皇帝的印绶献给刘盆子。赤眉军罪责更始帝，置于庭中，先是封为畏威侯。后来有人为更始帝求情，赤眉军就封了更始帝为长沙王。
后来赤眉军的将领谢禄派亲兵与刘玄一起到郊外去牧马，密令亲兵刘玄把缢死。远在河北的刘秀听到消息很是悲伤，念更始帝亦是刘氏嫡孙，又为族兄，思为同祖一源，故诏令大司徒邓禹将更始帝葬于霸陵。
