刘秀在蓟城，众将一再劝他称帝，刘秀拒绝道：“贼兵未平，四面都是敌人，怎么能突然称尊呢？”将军耿纯说：“人们来投奔大王，无非想攀龙附凤，博取功名，大王何苦让自己失去众心呢？”刘秀沉默了半天才说道：“容我再考虑一下吧。”说完，就下令进军鄗地。
平陵人方望从长安劫持孺子刘婴，到了临泾，立刘婴为皇帝，自称丞相。刘玄听说后，派李松前去攻打。方望被杀，孺子刘婴死于乱军之中。刘婴被王莽废掉后，一直居住在定安公府，年近弱冠，还不能区分猪和狗。王莽被杀后，刘婴才得到自由，不料方望等人把他劫去，做了一个月的傀儡皇帝就死了。还有公孙述，赶走刘玄的部将李宝，自立为蜀王，后来又听信功曹李熊的话，自立为帝。公孙述，字子阳，本是茂陵人，因在成都发迹，于是号称成家。
刘秀听说刘婴惨死，不免为之叹息。只是公孙述胆敢称帝，让他心中愤愤不平，因此想一不做二不休，乘时称尊，免得落在人后。这时忽然有人报告：“有一个姓强名华的儒生，从关中前来求见，自称是大王的故人。”刘秀猛然记起，强华是自己在长安游学时的舍友，就请他入内。刘秀起身相迎，与强华寒暄几句，然后询问来意。强华从袖中拿出一个书函，双手捧上，原来也是请刘秀称尊。
第二天早上，众将又上书请求，刘秀就命人在城南设坛，并选了一个黄道吉日接受朝拜。改元建武，大赦大下，改鄗邑为高邑。那一年本为更始三年六月，史家因刘秀登基，汉室中兴，所以将正统归于刘秀，称建武为正朔。又因刘秀后来的庙号是光武，于是称他为光武皇帝。
刘玄称帝三年，毫无建树，部下众将多半离心。再加上赤眉入关，守将闻风瓦解，因此关中大乱。河东守将王匡、张卬被邓禹打败后，逃回长安，私下对众将说：“河东已经失去，赤眉又趁机杀来，我们不如先将长安抢掠一空，再回南阳为盗，总比在这里坐以待毙好！”众将也都同意，于是由张卬出面劝刘玄东归。刘玄默然不语，脸上露出恼怒的神色，张卬只好退出。
张卬见刘玄不肯答应，心中闷闷不乐，又与将军申屠建等人密谋，想强行逼迫刘玄出关，申屠建等人也都赞成。御史大夫隗嚣听说光武帝即位，也劝刘玄见机让位。刘玄当然不肯，隗嚣便与张卬等人定计，准备劫持刘玄。不料刘玄事先得知，把申屠建诱入殿中杀死，然后又派人围住隗嚣的住处，抓捕张卬。隗嚣与门客突围后，奔回天水。张卬却号召部下，攻打刘玄。刘玄亲自率领卫士，边守边战。哪知张卬竟放火烧门，霎时间，烈焰飞腾，刘玄走投无路，慌忙开了后门，带领妻儿等一百多人，赶往新丰，投靠赵萌。
赵萌见刘玄夫妇狼狈前来，问明原因后，就替刘玄想了一条计策。他假传刘玄的命令，召王匡、陈牧、成丹三人入营议事。陈牧、成丹应召到来，被赵萌的手下杀死。只有王匡命不该绝，当时有人向他通风报信，王匡急忙拔营入都，与张卬一起对抗刘玄。刘玄派赵萌集齐陈牧、成丹二营的士兵，前去攻打长安。张卬、王匡据城固守。刘玄又派人到揶城，召回李松，然后一起猛扑长安。张卬、王匡战败后，分头逃去。刘玄返回长安，因原来的宫殿被毁，便迁到长信宫。
正在这时，赤眉渠帅樊崇等人从华阴逼近长安。方望的弟弟方阳想为兄报仇，于是进见樊崇，乘机献计：“更始无能，将军才得以到达此地。现在将军拥兵甚多，不如另立皇帝，仗义讨伐，那时名正言顺，自然不会有人反抗了！”樊崇回答说：“你的话也有道理。”樊崇部下有一个巫师，曾说自己是景王附身，樊崇很信任他。巫师借此迷惑众人，有人嘲笑他胡言乱语，结果那些人相继得病。因此部下都很怕他。樊崇听了方阳的计策，就想立景王的后人为帝，巫师乘机怂恿。碰巧军中抓来了两个刘氏子孙，一个叫刘茂，一个叫刘盆子，二人是同族兄弟。刘盆子年幼，为樊崇右校刘侠卿放牛。刘侠卿查知刘盆子确实是景王的后人，立即报知樊崇。樊崇于是把刘盆子扶上宝座，自己带领众人朝拜。刘盆子年仅十五岁，蓬头垢面，忽然看见众将下拜，非常害怕，急得想哭。樊崇连忙劝慰，朝拜完后，仍然让他回到刘侠卿那里。刘侠卿为他准备了华美的衣服，刘盆子不习惯，往往偷着穿旧衣服，还出来与牧童闲游。刘侠卿于是将刘盆子关在屋里，不准他出去。樊崇等人也不过问，不过是假借他的名号愚弄百姓。
樊崇本想自称丞相，因识字不多，才将丞相的职位让给徐宣，自己担任御史大夫，逄安为左大司马，谢禄为右大司马。其他如杨音等人或称列卿，或称将军。各有所司之后，赤眉军向西进军，直抵高陵，张卬、王匡前去投降，带着樊崇等人攻入长安。刘玄听说赤眉到来，急忙派李松领兵抵御，自己与赵萌闭城自守。侍郎刘恭是刘盆子的长兄，以前曾入关追随刘玄，被封为式侯，此次听说赤眉立弟弟为皇帝，前来攻打都城，不得不前来谢罪。刘玄无暇顾及，只希望李松杀退赤眉。不久李松战败被擒的消息传入都中，刘玄心慌意乱，急忙召赵萌商议，可赵萌已不知去向。刘玄仓皇失措，忽然又有人进来禀报说：“陛下快走！赤眉已经进入都城了！”刘玄害怕地问：“谁敢放赤眉入城？”来人回答说：“李松的弟弟李泛。”刘玄来不及细问，落荒而逃。
樊崇抓到李松后，派人告诉城门校尉李泛，只有打开城门，才能救他兄长的性命。李泛为了营救兄长，只好打开城门，赵萌等人全部投降。刘恭还留在狱中，听说刘玄逃走，就从狱中逃出，追到渭滨，才与刘玄相见。右辅都尉严本借口追随刘玄，心怀叵测，想将刘玄献给赤眉邀功。樊崇等虽然进入长安，却没有见到刘玄，于是下令说只要圣公来降，便封他为长沙王，如果超过二十天，即使投降也不接受。刘玄穷途末路，只得让刘恭递上降书。樊崇让谢禄召刘玄进见。刘玄随谢禄回都，见殿上只坐着一个十五岁的孩童，倒没什么威严，只是两旁站着许多武夫，都像黑煞神一般，刘玄吓得不敢抬头，只得跪在殿上，献上御玺。刘盆子一言不发，丞相徐宣代为传命，说了“免礼”二字，刘玄才敢站起来。张卬、王匡等人都想拔刀杀死刘玄。多亏刘恭拼死相救，刘玄才得以暂时保住头颅。
刘恭让樊崇兑现诺言，封刘玄为王。樊崇同意后，封刘玄为长沙王。光武帝听说刘玄战败，念及以前的情谊，下诏封刘玄为淮阳王。刘玄依附谢禄，再加上刘恭随时保护，才得以苟且偷生。赤眉暴虐无常，对待吏民极其苛刻，京城一带的百姓不堪忍受，觉得还是刘玄为帝时较为宽松，于是打算将刘玄救出虎口，仍然拥戴他。碰巧光武帝部下的邓禹扫平河东，渡河西进，秋毫无犯。关中百姓这才将救刘玄的计策暂时搁置，专等邓禹到来。关西一带的百姓，已是扶老携幼，前去迎接邓禹的军队了。
邓禹所到之处，百姓陆续归附。长安百姓眼巴巴地盼望他们到来，不料邓禹却向北走去，离长安越来越远。百姓们又想实行以前的计策，拥立刘玄。张卬等人对刘玄恨之入骨，一得到消息，正好借这个名义，把刘玄杀死。樊崇也觉得刘玄是个祸患，就召谢禄商议，让他杀死刘玄。谢禄不忍心下手，张卬勃然大怒道：“百姓都想重立刘玄为帝，一旦得逞，合兵来攻，你还能自保吗？”说得谢禄也动了杀机。回到住处，谢禄谎称到郊外校阅兵马，邀刘玄同行。到了郊外，谢禄指示手下，将刘玄挤落马下，用绳子将他勒死。
刘恭得到消息后，命人把刘玄的尸体收殓，草草下葬。后来邓禹进入长安，奉光武帝的命令，将刘玄迁葬到霸陵。刘玄有三个儿子，分别是刘求、刘歆、刘鲤，他们和母亲同到洛阳，都被封侯。刘求被封为襄邑侯，刘歆被封为谷孰侯，刘鲤被封为寿光侯。
