高元海，多次升迁，官至散骑常侍，却愿意独处山林之中，研读佛家经典，文宣帝准许了他的请求。他住进林虑山寺院，过了两年，与尘世隔绝。但志向不坚，又上表请求回朝任职。他仍任原来的官职，便纵情饮酒，肆意享乐，纳了许多姬妾侍女。又升任为领军将军，见识短浅却志向远大，常以广有智谋自诩。
皇建末年，孝昭帝到达晋阳，让他的弟弟长广王高湛留守京城，高元海以散骑常侍的身份留下来参与机密大事的商讨。早先，孝昭帝诛杀杨忄音，对高湛说：事情成功之后，封你当皇太弟。孝昭帝即皇帝位后，便让高湛在邺城统率军队，却立了他的儿子高百年为皇太子，高湛心里很不满意。
早些时候，孝昭帝常留济南王在邺城，任命领军库狄伏连为幽州刺史，任命斛律丰乐为领军，以分散高湛的权力。高湛留下库狄伏连而不允许斛律丰乐上任。他与河南王高孝瑜假装打猎，在野外计谋，暗中回到邺城。这之前，童谣传播说“：中兴寺内白凫翁，四方侧听声雍雍，道人闻之夜打钟。”当时，丞相府在北城里面，也即过去的中兴寺；凫翁即是公鸡，指的是高湛的小名步落稽；道人，是济南王的小名；打钟，说的即将被敲击。不久，太史奏报说，北城上空有天子的气象，孝昭帝认为是济南王应了这股帝王之气，便命平秦王高归彦回邺城，调济南王到并州。高湛先将情况告诉高元海，向他询问自安的计策。元海说“：皇太后身体康健，天子非常孝顺，殿下您不要有别的顾虑。”高湛说“：这难道是同我推心置腹说的话吗？”元海请求回去，晚上好好想一想，高湛留元海住在后堂。他提心吊胆没有睡觉，只是绕着床慢慢地踱来踱去。天色未明，高湛突然来问：“你的神算怎么样？”他答道“：夜晚我考虑再三，得到三条计策，恐怕不堪被采用。”因而叙说梁孝王惧怕被诛杀而入关的事，劝高湛带几名随从到晋阳，先见太后向她哀告，再去见主上，请求免去自己的兵权，以死作保证，请求不再参与朝政，一定会保住自身，像泰山一样安稳，这是上策。如果不这样做，便上表说自己权势太大，恐怕被众人议论诽谤，请求辞去别的职务，只保留青、齐二州刺史的职务，自己沉静自处，必定不会招致别人的议论，这是中策。再问他下策，他说“：说出来恐怕会被灭族。”高湛追问他，他回答：“济南王世代继承王位，主上却假借太后的谕旨夺取了他的封爵。现在召集文武百官，拿出这个诏命，抓捕斛律丰乐，将高归彦斩首，推举济南王称帝，号令天下，用正道去讨伐邪恶，这是万世难逢的好机会呀！”高湛听了大为高兴，但又狐疑不决，竟没有按他的意见办。高湛又让郑道谦占卜这件事，结果是：“不利于举兵起事，静待则大吉大利。”他召请曹魏祖询问国事的变化，魏祖说：“当会有大的变乱。”当时有一位林虑县姓潘的县令，精于占卜，暗中对高湛说“：天子不久就会去世，殿下您就要成为天下的君主。”高湛将他关压在内廷等待。他又让巫祝们占卜，都说不用举兵起事，自然会有大喜大庆的事情降临。高湛便按照孝昭帝的诏书行事，派数百名骑兵将济南王护送到晋阳。
孝昭帝果然驾崩，高湛称帝，即为武成帝，封高元海为侍中、开府仪同三司、太子詹事。河清二年(563)，他被和士开陷害，朝廷下诏抽打他六十马鞭，武成帝指责他说：“你在邺城劝我反叛我的哥哥，一点也不仁义！用邺城的兵马抗击并州的敌兵，没有一点智谋，不义而又无智，难道能够担负重任？”命他出任兖州刺史。
高元海的后妻是陆太姬的外甥女，所以他不久又恢复了原来的职务。武平时，他与祖王廷共同执掌朝政。他常把陆太姬的话告诉祖王廷。祖王廷请求担任领军一职，元海不答应，他便把元海告诉给他的那些又报告给太姬，太姬很恼火，将元海调出京城，任郑州刺史。邺城即将被北周攻陷，又任他为尚书令。建德七年(578)，他在邺城谋反，被诛杀。
高元海喜好淫乱，乐于为祸，然而却诈称仁慈，不喝酒不吃肉。齐文宣帝天保末年，朝廷崇信佛法，就连宗庙祭祀也不杀生，都是元海的主张。他任右仆射，又劝说后主下令禁止屠宰和卖酒。然而他的本心并不纯净，所以终于导致失败。