孝怀皇帝名炽，字丰度，是武帝的第二十五个儿子。太熙元年(290)，封为豫章郡王。惠帝之时，宗室诸王争权夺利制造事端，怀帝冲淡朴素，自守清操，门无宾客，不涉世事，专心研究史籍，在当时受到人们的称誉。最初拜为散骑常侍，赵王司马伦篡位时，被捕。司马伦失败后，为射声校尉。多次升迁，至车骑大将军、都督青州诸军事，没有到镇任职。
永兴元年(304)，改授镇北大将军、都督邺城守诸军事。十二月二十四日，立为皇太弟。怀帝认为清河王司马覃本是太子，不敢当皇太弟之位。典书令庐陵人修肃说：“两位相国经营王室，志在安定社稷，皇储的重位，应由众望所归之人担当，既是皇室之亲，又有贤能之才，若非大王，谁能当此？清河王年幼而力弱，未为众人所公认，所以进入东宫，又外出为藩王。如今皇帝颠沛流离，二宫长期空缺，常恐氐、羌饮马泾川，蚁众横行霸水。应当在吉利之时，登上皇储之位，对上可以辅助皇帝，早日安定东京，对下则满足百姓对贤君的仰慕。”怀帝说：“卿真像汉代劝文帝即位的宋昌啊。”于是听从了修肃的意见。
光熙元年(306)十一月十八日，孝惠帝死。羊皇后认为自己与皇太弟是嫂叔关系，不能当太后，于是催清河王司马覃入京，已经到了尚书阁，侍中华混等急召皇太弟。二十一日，皇太弟即皇帝位，实行大赦，尊皇后羊氏为惠皇后，住在弘训宫，追尊生母太妃王氏为皇太后，立妃梁氏为皇后。
十二月初一，日蚀。十八日，封彭城王司马植之子司马融为乐城县王。南陽王司马模在雍谷杀死河间王司马..。二十日，以中书监温羡为司徒，尚书左仆射王衍为司空。二十八日，将孝惠皇帝葬在太陽陵。李雄别帅李离侵扰梁州。
永嘉元年(307)正月初一，实行大赦，改年号，废除诛灭三族的刑法。使太傅东海王司马越辅政，杀御史中丞诸葛玫。
二月初一，东莱人王弥起兵反叛，攻掠青、徐二州，长广太守宋罴、东牟太守庞伉一起遇害。
三月初一，平东将军周馥斩陈敏，首级送往京师。初九日，改葬武悼杨皇后。十二日，立豫章王司马诠为皇太子。十三日，实行大赦。二十二日，东海王司马越出京镇守许昌。以征东将军、高密王司马简为征南大将军，都督荆州诸军事，镇守襄陽；改封安北将军、东燕王司马腾为新蔡王、都督司、冀二州诸军事，镇守邺城；以征南将军、南陽王司马模为征西大将军、都督秦、雍、梁、益四州诸军事，镇守长安。并州诸郡被刘元海攻陷，并州刺史刘琨只能据守晋陽孤城。
夏五月，牧马人首领汲桑聚众谋反，打败魏郡太守冯嵩，进而攻陷邺城，杀害新蔡王司马腾。火烧邺宫，大火十日不灭。又杀前幽州刺史石磘于乐陵，进入平原抢掠，山陽公刘秋被杀。洛陽步广里地面下陷，陷坑中出现两只鹅，苍青颜色的一只飞向高空，白色的不能飞。建宁郡的夷人攻陷宁州，被杀死的有三千多人。
秋七月初一，东海王司马越北进屯兵官渡，准备讨伐汲桑。十一日，以平东将军、琅王牙王司马睿为安东将军、都督扬州江南诸军事、假节，镇守建邺。
八月初一，抚军将军苟..在邺城打败汲桑。二十六日特赦幽、并、司、冀、衮、豫六州。从荆州、江州分出八个郡，设置湘州。
九月初一，苟..又击破汲桑，攻陷汲桑九个营垒。初四，有大星如日，小的如斗那么大，从西方流向东北，整个天空变成赤色，忽而又响起像雷一样的声音。开始在许昌修建千金土曷，以通航运。
冬十一月初一，日蚀。初七，以尚书右仆射和郁为征北将军，镇守邺城。
十二月初二，并州人田兰、薄盛等在乐陵杀了汲桑。十八日，以前太傅刘实为太尉。二十四日，以光禄大夫、延陵公高光为尚书令。东海王司马越假借诏命将清河王司马覃囚于金墉城。二十七日，司马越自己任命自己为丞相。以抚军将军苟..为征东大将军。
二年春正月初一，日蚀。初二，大赦。
二月十六日，清河王司马覃被东海王司马越杀害。二十五日，石勒侵犯常山，被安北将军王浚击破。
三月，东海王司马越镇守鄄城。刘元海侵犯汲郡，占据顿丘、河内一带地方。王弥侵扰青、徐、兖、豫四州。夏四月十三日，王弥攻入许昌，各郡守将都逃走。
五月二十一日，王弥进犯洛陽，司徒王衍率众抵御，王弥退走。
秋七月初二，刘元海侵扰平陽，太守宋抽逃奔京师，河东太守路述奋力迎战，阵亡。
八月十五日，东海王司马越从鄄城迁往濮陽屯兵。
九月，石勒侵扰赵郡，征北将军和郁从邺城逃奔到卫国。冬十月初三，刘元海在平陽僭号即帝位，仍称汉。
十一月初四，尚书令高光死，二十六日，以太子少傅荀藩为尚书令。己酉这天，石勒进犯邺城，魏郡太守王粹战败而死。
十二月初一，大赦。立长沙王司马磖之子司马硕为长沙王，司马磘为临淮王。
三年春正月甲午，彭城王司马释死。
三月初九，征南大将军高密王司马简死。以尚书左仆射山简为征南将军，都督荆、湘、交、广四州诸军事，司隶校尉刘暾为尚书左仆射。十八日，东海王司马越回京师。二十六日，率兵入宫，在怀帝跟前逮捕了近臣中书令缪播、怀帝之舅王延等十余人，并把他们杀害。二十七日，特赦河南郡。二十八日，太尉刘实告老辞官，以司徒王衍为太尉。东海王司马越兼领司徒。刘元海侵扰黎陽，皇帝派车骑将军王堪迎击，王堪在延津惨败，死了三万多人。这年春天大旱，长江、汉水、黄河、洛水水浅，可以徒步涉水而过。
夏四月，左积弩将军朱诞反叛投奔刘元海。石勒攻陷冀州郡县一百多个壁垒。
秋七月初二，当陽有三处地面开裂，裂缝宽三丈，长三百多步。初五，平陽人刘芒荡自称是汉的后代，诱骗羌戎，在马兰山称帝。支胡五斗叟、郝索聚众数千人作乱，屯于新丰，与刘芒荡勾结合伙。刘元海派遣其子刘聪及王弥侵犯上党，围困壶关。并州刺史刘琨派兵援救上党壶关，被刘聪打败。淮南内史王旷、将军施融、曹超与刘聪交战，又被打败，曹超、施融战死。上党太守庞淳献地降贼。
九月初一，刘聪围困浚仪，朝廷派遣平北将军曹武讨伐刘聪。十二日，王师大败。东海王司马越将军队开入京城，防御贼寇。刘聪到达西明门，司马越进行抵抗，在宣陽门外交战，大破刘聪。石勒进犯常山，安北将军王浚派鲜卑骑兵救援，在飞龙山大败石勒。南陽王司马模使其部将淳于定击破刘芒荡、五斗叟，并把二人杀了。朝廷又使车骑将军王堪、平北将军曹武讨伐刘聪，被刘聪打败，王堪逃回京城。李雄别帅罗羡献出梓潼地归顺朝廷。刘聪攻西明门，没有攻下。宜都夷道的山崩塌，荆、湘二州地震。
冬十一月，石勒攻陷长乐，安北将军王斌被杀，石勒乘胜屠杀黎陽百姓，由饥民组成的军队在首领李恽、薄盛率领下援救京师，刘聪退走。李恽等又在新汲击破王弥军。
十二月乙亥，夜间有两股像带子一样的白气，从地面升上天空，南北各一，长二丈。
四年春正月初一，实行大赦。
二月，石勒袭击鄄城，兖州刺史袁孚战败，被其部下杀害。石勒又袭击白马，车骑将军王堪战死。李雄部将文硕杀了李雄的大将军李国，献巴西地归顺朝廷。二十五日，吴兴人钱王会反叛，自称平西将军。
三月，丞相仓曹属周王己率领乡亲讨伐并杀了钱王会。
夏四月，发生大水。将军祁弘在广宗击破刘元海将领刘灵曜。李雄攻陷梓潼。兖州地震。
五月，石勒进犯汲郡，捉住太守胡宠，继而南渡黄河，荥陽太守裴纯逃奔建邺。大风折断树木。地震。幽、并、司、冀、秦、雍六州蝗虫成灾，草木和牛马毛都被吃光。
六月，刘元海死，其子刘和继承伪皇帝位，刘和之弟刘聪杀死刘和自立为帝。
秋七月，刘聪堂弟刘曜及其部将石勒围困怀，皇帝下诏让征虏将军宋抽去援救，宋抽被打败，阵亡。
九月，河内人乐仰捉住太守裴整而叛乱，投降石勒。徐州监军王隆丢弃军队，从下邳逃到周馥那里，雍州人王如在宛举兵反叛，杀害郡县长官，自号大将军、司、雍二州牧，在汉沔一带大肆抢掠，新平人庞实、冯翊人严嶷、京兆人侯脱等各自起兵响应王如。征南将军山简、荆州刺史王澄、南中郎将杜蕤，同时派兵援救京师，在宛和王如接战，三路军都大败；王澄带领部分军队前进至氵示口，军队溃散，王澄回荆州。
冬十月初二，白天昏暗，一直持续到十一日。有一大星在西南方向坠落，发出响声。十三日，石勒围攻仓垣，被陈留内史王讠赞击败，退到黄河以北。二十三日，以骠骑将军王浚为司空，平北将军刘琨为平北大将军。京师发生饥荒。东海王司马越发出紧急檄文，征召天下各地兵马援救京师，怀帝对送檄文的使者说：“代我告诉各方征镇将军，国家局势现在还可以挽救，再晚了就不行啦。”檄文发后，没有一处军队响应援救京师。石勒攻陷了襄城，太守崔旷被杀，石勒进军至宛。王浚派鲜卑文鸯率骑兵救宛，石勒退走。王浚派遣别将王申始讨伐石勒，在汶石津大败石勒军。
十一月十五日，东海王司马越率军出京师到许昌，身边跟随着代表皇帝行使职权的官员机构。京城宫府不再有人守卫，荒凉饥饿日甚一日，宫殿中死尸纵横，各府寺官署挖壕沟自守，盗贼白日横行，击鼓相攻之声不绝。司马越的军队又到项，自己兼领豫州牧，以太尉王衍为军司。十八日，氐族流民隗伯等袭击宜都，太守嵇日希逃奔建邺。王申始在瓶垒进攻并击破刘曜、王弥。镇东将军周馥上表请求怀帝迁都寿陽，司马越使裴硕讨伐周馥，被周馥打败，逃到东城自保，向琅王牙王司马睿求救。襄陽瘟疫流行，病死者三千多人。给凉州刺史加上安西将军头衔。
十二月，征东大将军苟日希进攻并击破王弥别帅曹嶷。乙酉，平陽人李洪率领流人进入定陵作乱。
五年春正月，怀帝秘密下诏给苟日希，使他讨伐东海王司马越。十四日，苟日希被曹嶷击破。乙未，司马越派遣从事中郎将杨瑁、徐州刺史裴盾共同进攻苟日希。十五日，石勒进入江夏，江夏太守杨珉逃奔武昌。十七日，李雄攻陷涪城，梓潼太守谯登遇害。湘州流人杜..占据长沙反叛。二十日，安东将军琅王牙王司马睿使将军甘卓在寿春进攻镇东将军周馥，周馥军溃散。二十二日，太保平原王司马干死。
二月，石勒进犯汝南，汝南王司马..逃奔建邺。
三月初一，怀帝下诏列东海王司马越罪状，号召各方镇兴兵讨伐他。以征东大将军苟..为大将军。十九日，东海王司马越死。
四月初一，石勒追击为东海王司马越办丧事的人，在东郡追上，晋将军钱端战死，军队溃散，太尉王衍、吏部尚书刘望、廷尉诸葛铨、尚书郑豫、武陵王司马淡等都遇害，王公以下被杀害的有一万多人。东海王世子司马毗及宗室四十八王不久又被石勒军虏去。贼王桑、冷道攻陷徐州，刺史裴盾被杀，王桑进而渡过淮河，到达历陽。
五月，益州流人汝班、梁州流人蹇抚在湘州作乱，俘虏了湘州刺史苟眺，并向南攻破零、桂诸郡，向东到武昌抢掠，安城太守郭察、邵陵太守郑融、衡陽内史滕育都被杀。怀帝晋升司空王浚为大司马，征西大将军，南陽王司马模为太尉，太子太傅傅祗为司徒，尚书令荀藩为司空，安东将军琅王牙王司马睿为镇东大将军。
东海王司马越出京东下时，使河南尹潘滔居守京师。大将军苟..
上表迁都仓垣，怀帝将采纳这个意见，大臣害怕潘滔，不敢奉行皇帝诏命，而且宫中及黄门官员贪恋财产，不愿意出京。此时饥荒十分严重，人相食，百官逃亡者十之八九。怀帝召集群臣商议，准备迁都而没有警卫人员。怀帝击掌感叹道：“怎么连车轿都没有呢！”于是使司徒傅祗出京到河陰，修理船只，准备走水路。临行时有朝士数十人护卫引路。怀帝步行出西掖门，到铜驼街，被盗贼抢掠，不得前进而转回。
六月癸未，刘曜、王弥、石勒同时进犯洛川，王师屡次被贼军打败，被杀的人很多。初四，司空荀藩、光禄大夫荀组逃奔頧辕，太子左率温畿夜间打开广莫门逃奔小平津。十一日，刘曜王弥进入京师。怀帝打开华林园门，经河陰藕池，打算逃往长安，被刘曜追上俘获。刘曜等即焚烧宫殿宗庙，污辱后妃、吴王司马晏、竟陵王司马懋、尚书左仆射和郁、右仆射曹馥、尚书闾丘冲、袁粲、王绲、河南尹刘默等都被害，百官士人百姓被杀者三万多人。怀帝被押送到平陽，刘聪封怀帝为会稽公。荀藩向各州镇传檄文，推琅王牙王为盟主，主持天下。豫章王司马端向东投奔苟..，苟..立司马端为皇太子，自己任尚书令，设置朝廷各种官员，驻守梁国的蒙县。百姓饥荒，米每斛万余钱。
秋七月，大司马王浚继承国家政权，临时立皇太子，设置百官和征镇将军。石勒进犯谷陽，沛王司马滋战败被杀。
八月，刘聪使其子刘粲攻陷长安，太尉、征西将军、南陽王司马模被害，长安残存的四千多家百姓逃奔汉中。
九月初九，石勒进犯陽夏，到达蒙县，大将军苟..、豫章王司马端没于石勒军中。
冬十月，石勒侵扰豫州诸郡，到长江北岸而还。
十一月，猗卢进犯太原，平北将军刘琨无法抵抗，将太原五县百姓、迁到新兴，安居下来。
六年春正月，怀帝在平陽。刘聪进犯太原。故镇南府牙门将胡亢聚众扰乱荆州一带，自号为楚公。
二月初一，日蚀。初二，镇东大将军琅王牙王司马睿升为尚书，向四方发出檄文以讨伐石勒。大司马王浚也传檄天下，自称接受了皇帝诏命，按皇帝旨意主持朝政，以荀藩为太尉。
汝陽王司马熙被石勒杀害。
夏四月十六，征南将军山简死。
秋七月，岁星、荧惑星、太白星聚集在牛斗星附近。石勒进犯冀州，刘粲进犯晋陽，平北将军刘琨遣部将郝诜率兵抵御刘粲，郝诜大败，战死，太原太守高乔献晋陽投降刘粲。
八月初一，刘琨逃奔常山。己亥，陰平都尉董冲驱逐太守王鉴，献郡叛降于李雄。初二，刘琨向猗卢求救兵，上表请封猗卢为代公。
九月初一，猗卢使儿子利孙投奔刘琨，途中受阻不能前进。初三，前雍州刺史贾疋在三辅一带讨伐刘粲，把刘粲赶走，关中稍微安定，于是与卫将军梁芬、京兆太守梁综共同拥戴秦王司马邺为皇太子，据守长安。
冬十月，猗卢亲自率六万骑兵驻扎在盂城。
十一月十七日，刘粲逃走，刘琨收编当地兵众，据守陽曲。
这一年瘟疫大流行。
七年春正月，刘聪召集群臣宴会，使怀帝穿着青衣行酒。侍中庾珉见此景悲痛号哭，刘聪感到厌恶。
二月初一，怀帝被刘聪杀害，终年三十岁。
怀帝初生时，有嘉禾出现于豫章之南昌。此前有望气者说“豫章有天子气”，以后怀帝做豫章王时封为皇太弟。在东宫时，谦虚恭顺，接引朝士，讲论书籍。即位以后，遵循旧制，与群臣到太极殿，使尚书郎读时令，又在东堂听群臣议论政事。在宴会时，也常与群官讨论政务考证经书典籍。黄门侍郎傅宣感叹道：“今日又看到武帝时代的世风了。”秘书监荀崧也常对人说：“怀帝天资清俊，少年即英杰出众，若遇升平之世，足可以成为保守国运发挥文治的好天子。然而处在惠帝天下大乱之后，加之东海王司马越专政，国家避免了昏君之灾难，却又遭到君臣流亡之祸事。”