元皇帝名睿，字景文，是宣帝司马懿之曾孙，琅王牙恭王司马觐之子。咸宁二年(276)生于洛阳，生时有奇异的神光，照得满屋通明，所垫的稿荐像刚割下的禾草。长大以后，前额左边生有白毛，鼻梁很高，眉骨突起，目光有神，顾盼生光。十五岁时，嗣位为琅王牙王。少年即有好名声。惠帝在位期间，王室多事，元帝常常保持恭俭退让的态度，因而免于遭祸。平时沉着聪敏而有器量，不轻易显示自己的才华，所以还未被当时的人鉴识。只有侍中嵇绍认为他是奇才异人，曾对人说：“琅王牙王毛发骨相不同于常人，不是做人臣的人。”
元康二年(292)，拜为员外散骑常侍。升迁为左将军，参与讨伐成都王司马颖，荡阴之役王师失败，元帝的叔父东安王司马繇被司马颖杀害。元帝害怕灾祸临头，想出奔他地。当天夜里月光明亮，警戒严密，元帝无法脱身，处境窘迫。过了一会儿，黑云蔽空，雷雨大作，巡逻的人都松懈了，因而才能暗地逃出。此前司马颖下令各关口不让贵人通过，元帝到了河阳，被渡口上的官吏阻拦。侍从宋典从后面赶来，用鞭子把元帝的马打了一下笑着说：“舍长！官家禁止贵人通过，你也被拘留了么！”官吏这才让元帝过去了。到了洛阳，迎接太妃一同回到封国。
东海王司马越在下邳收编军队准备西上时，给元帝加上辅国将军的称号。不久又加上平东将军、监徐州诸军事，镇守下邳。很快又迁为安东将军、都督扬州诸军事。司马越西上迎接皇帝，让元帝留守东方。永嘉初年(307)，采用了王导的计谋，开始镇守建邺，以顾荣为军司马，贺循为参佐，王敦、王导、周岂页、刁协都是腹心股肱之臣，尊重名贤，察访民情，江东士人百姓都心悦诚服。遇太妃死于封国，上表奔丧，安葬完毕，回到建邺，增加宣城郡封地二万户，加镇东大将军、开府仪同三司职衔。受司马越的指使，讨伐征东将军周馥，把周馥赶走。怀帝被劫持到平阳时，司空荀藩等向天下发出檄文，推元帝为盟主。江州刺史华轶不服从，荀藩使豫章内史周广、前江州刺史卫展讨伐并俘获了他。愍帝即位后，加左丞相职。一年多后，进位为丞相、大都督中外诸军事。派遣诸将分别平定江东，在宣城斩了叛将孙弼，在湘州平定了杜..，按皇帝旨意在荆扬二州实行大赦。西都长安陷落时，元帝出师远征，亲披甲胄传檄四方，征召天下兵马，约期进军。这时在临安发现了玉册，在江宁发现一枚雕有麒麟的白玉神玺，印玺上刻有的文字是“长寿万年”，太阳出现两重光圈，大家都以为这是国家将要中兴的征兆。
元帝建武元年(317)春二月二十八日，平东将军宋哲到建康，宣读愍帝诏书说：“遭遇艰难的时运，皇家纲纪不振。朕因德望不厚，继承大业以后，不能使上天永保晋室，使王业中兴，以致凶暴的胡人敢于率犬羊之众，逼迫京师皇舆。朕今幽囚于边塞穷城，忧虑万端，命在旦夕。卿面见丞相，宣告朕意，使丞相总摄朝政，尽早克复旧都，修整宗庙陵墓，雪国家之大耻。”
三月，元帝穿白衣到郊外举行三日哀悼。西阳王司马..以及群僚参佐、州牧守将等请求元帝加上尊号，元帝不许。司马..等誓死再三请求，元帝流着泪感叹道：“我是一个罪人啊！只有蹈节义而死，以雪天下之耻，或可赎失职的斧钺之罪。我本是琅王牙王，如诸位贤人逼迫不已！”于是随即呼唤私人奴仆安排车辆，准备返回封国。群臣这才不敢再强逼，又请按魏晋的前例，尊元帝为晋王，元帝答应了。初九，即王位，实行大赦，改年号为建武。那些杀祖父母、父母的人，以及刘聪、石勒不在大赦之列。原来帐下的参军拜为奉车都尉，掾属拜为驸马都尉，提拔掾属百余人，当时人们称之为“百六掾”。于是设置百官，在建康建立宗庙和社稷。当时各地竞相献吉祥之物，报吉祥之兆，元帝说：“我肩负四海重任，未能自责思过，有什么吉祥征兆可言。”
四月初四，立世子司马绍为晋王太子。以抚军大将军、西阳王司马..为太保，征南大将军、汉安侯王敦为大将军，右将军王导为都督中外诸军事、骠骑将军，左长史刁协为尚书左仆射。封儿子宣城公司马裒为琅王牙王。
六月十五日，司空、并州刺史、广武侯刘琨，幽州刺史、左贤王、渤海公段匹石单，领护乌丸校尉、镇北将军刘翰，单于、广宁公段辰，辽西公段眷，冀州刺史、祝阿子邵续，青州刺史、广饶侯曹嶷，兖州刺史、定襄侯刘演，东夷校尉崔毖，鲜卑大都督慕容磒等一百八十人上书劝元帝即皇帝位(书文略)。元帝下书答复诸将，鼓励安慰他们，文在《刘琨传》。
石勒部将石季龙围攻谯城，被平西将军祖逖击退。十八日，元帝向天下传递檄文说：“逆贼石勒，在河朔一带大肆掳掠，经历年讨伐，已惊魂不定，窜逸远方。然又遣其凶党石季龙率犬羊之众，渡河南犯，肆意毒害百姓。平西将军祖逖率众讨伐，立即溃散。今派遣车骑将军、琅王牙王司马裒等九军，精锐之卒三万，水陆四路并进，直捣贼穴，受祖逖节度。有能斩石季龙之首者，赏绢三千匹，金五十斤，封县侯，食邑二千户。贼党如能斩石季龙首送来，封赏同前面一样。”
七月，散骑侍郎朱嵩、尚书郎顾球死，元帝很悲痛，打算为他们举行哀悼仪式，有司奏请说，按旧制尚书郎不在举哀的范围。元帝说：“国家衰乱造成社会风气不良，要特地为他们哀悼。”于是为他们举行哀悼仪式，元帝哭得很悲痛。二十七日，梁王司马悝死。以太尉荀组为司徒。放松了百姓进入山林湖泽进行渔猎的禁令。
八月十五日，封梁王的世子司马翘为梁王。荆州刺史第五猗为贼军首领杜曾所推举，于是与杜曾一起反叛。
九月二十九日，王敦使武昌太守赵诱、襄阳太守朱轨、陵江将军黄峻讨伐第五猗，被第五猗的部将杜曾打败，赵诱等人都战死。石勒杀害京兆太守华讠胥。梁州刺史周访讨伐并大破杜曾。
十月二十九日，琅王牙王司马裒死。
十一月十六日，封汝南王之子司马弼为新蔡王。十九日，以司空刘琨为太尉。朝中设置史官，建立太学。
这年扬州大旱。
大兴元年(318)正月初一，临朝会见群臣，悬挂乐器而不演奏。
三月初七，愍帝死的消息传来，元帝穿孝服居庐舍守丧。初十，群臣请求加皇帝尊号。元帝下令说：“我因没有高德，正逢国家危难达到极点，未为国家尽为臣之节，没有匡救国家的举动，这就是我日夜不安废寝忘食的原因。当今宗庙废绝，亿万人民无所依托，百官臣僚都勉励我担负国家政治重任，我不敢推辞，这就听从大家的意见。”当天即皇帝位。下诏说：“昔日我高祖宣皇帝顺应天命，开辟皇家基业，景皇帝、文皇帝累世光大祖业，和谐华夏。到了世祖，应天顺时，受禅即位，功劳齐于天地，仁德广济宇宙。然而老天不明，降下灾祸，怀帝远离故都，早死于异域。天祸又降，大行皇帝去世，社稷无人供奉。群后三司六事之人，咨询于官吏百姓，华夏戎狄，一致归大命于朕身。我一人畏天之威，因而不敢有违。遂登坛南面，受命继先帝之业，焚柴祭天，颁布瑞历。只是朕德望微薄，继承此大业，如面对渺茫大江，不知如何渡过。只有你们这些股肱爪牙之士，文武熊罴之臣，方能帮助安定晋室，辅佐我一人。希望与万国共同享受太平盛世。”于是实行大赦，改年号，文武官员增爵位二等。二十四日，立王太子司马绍为皇太子。
二十六日，下诏说：“昔日之为政者，以行动而不是以言辞感召人，以事实而不是以文采顺应天命。所以我清静寡欲而人自正其身。其次听其言而观其行，以办事功效考核一个人的优劣。那些政绩显著，刑狱公正，百姓无怨恨攻诘之言，在位虽久而勤谨如初的人，以及那些当官软弱，欺软怕硬，行为污浊，弄虚作假以博得时誉的人，各公布他们的名字，使在职官吏，仰鉴前代楷模，齐心协力，牢记为政要宽缓，减轻徭役，使百姓得到实惠，不要废弃朕的诏命。断绝一切送礼的行为。”
夏四月初一，日蚀。给大将军王敦加上江州牧的官职。骠骑将军王导进为开府仪同三司。初二，开始禁止招魂葬。初九，西平地震。
五月初八，使持节、侍中、都督、太尉、并州刺史、广武侯刘琨被段匹石单杀害。
六月，天旱，元帝亲自祭祀求雨。改丹杨内史为丹杨尹。初九，以尚书左仆射刁协为尚书令，平南将军、曲陵公荀崧为尚书左仆射。十五日，以荥阳太守李矩为都督司州诸军事、司州刺史。二十三日，封皇子司马..为武陵王。开始设置谏鼓和谤木。
秋七月初四，下诏说：“王室灾祸频繁，奸凶肆意暴虐，纲纪毁废，大道不行，朕以薄德之人，继承大业，日夜忧惧，欲革除其弊。郡守县令等地方官员，应奉行旧制，正身洁己，严明执法，抑制豪强，爱恤孤独，核实户口，劝勉督促农桑之事。州牧刺史应当互相检查，不得顾私损公，郡县长吏中有一心为公而不被提拔重用者，有为官贪婪行为污秽却因有财势安然无事者，如不推荐举报，则应受故意放纵恶人和掩蔽善人之罪，有上述情况而不知道，则应负昏暗不明之责。各官须明确审慎奉行此诏令。”刘聪死，其子刘粲继伪皇帝位。
八月，冀、徐、青三州发生蝗灾。靳准杀刘粲，自称汉王。
冬十月初十，广州刺史陶侃加平南将军衔。刘曜在赤壁僭即皇帝位。
十一月十三日，夜间日出，离地面三丈，日中有赤青色光晕。新蔡王司马弼死。大将军王敦加荆州牧的职务。十八日，下诏说：“朕以薄德之人，继承天下大业，上不能调和阴阳气候，下不能养育百姓，灾异现象频繁发生，不祥之兆多次出现。本月初十、十三，发生雷震和暴雨，这大概是上天以灾异进行谴责，用来显示朕的无德。群公卿士，可各自秘密奏事，详细陈述政事得失，不要有所避讳，我将亲自阅读。”新建了听讼观。故归命侯孙皓之子孙..谋反，被处死。
十二月，刘聪故将王腾、马忠等杀靳准，将传国玺送给刘曜。武昌地震。初五，封显义亭侯司马焕为琅王牙王。初七，琅笽王司马焕死。二十一日，下诏说：“汉高祖经过大梁，赞扬信陵君之贤；齐军进入鲁国，修柳下惠之墓。吴地那些高德之士著名贤者有未被表彰录用者，都列出名单上报。”江东三郡发生饥荒，派遣使者救济灾民。彭城内史周抚杀了沛国内史周默造反。
二年春正月二十六日，崇阳陵崩塌，元帝穿白服哭了三天，使冠军将军梁堪、守太常马龟等修复陵墓。派人到平阳迎接怀愍二帝的灵柩，受阻而还。
二月，太山太守徐龛斩叛臣周抚，首级传到京师。
夏四月，龙骧将军陈川占据浚仪反叛，投降石勒。太山太守徐龛据本郡反叛，自称兖州刺史，侵扰济岱。秦州刺史陈安反叛，投降刘曜。
五月十三日，太阳陵崩毁，元帝穿白服哭三日。徐杨及江西诸郡发生蝗灾。吴郡发生大饥荒。平北将军祖逖在浚仪与石勒部将石季龙交战，祖逖大败。二十二日，下诏说：“天下衰敝，灾荒又生，百姓贫困，国用匮乏，吴郡饥民饿死者以百数。天生黎民又为他们设置君长，选拔明哲之人为左右辅臣，应当深思以救百姓之急。昔日吴起为楚悼王审订法令，减裁不急需的官吏，废除疏远的公族，以增加将士的待遇，因而国富兵强。何况国家有今日之衰敝，百姓又是如此贫困呢！应当舍弃非急需的事务，不是军队所需要者都省去。”二十三日，梁州刺史周访在武当与杜曾交战，杀了杜曾，活捉第五猗。
六月初七，周访加安南将军职衔，撤销御府及诸郡丞，设置博士员五人。二十八日，加给太常贺循开府仪同三司的头衔。
秋七月二十六日，太赏贺循死。
八月，肃慎国来献木苦矢石弩。徐龛掳掠东莞，元帝派遣太子左卫率羊鉴兼征虏将军，统领徐州刺史蔡豹讨伐徐龛。
冬十月，平北将军祖逖使督护陈超袭击石勒部将桃豹，陈超兵败，死在战场。
十一月戊寅，石勒僭号称王，国号赵。
十二月初九，实行大赦，下诏让百官各秘密奏事，免去百姓各种徭役。鲜卑慕容磒袭击辽东，东夷校尉、平州刺史崔毖投奔高句骊。
这一年，南阳王司马保在祁山称晋王。三吴发生大饥荒。
三年春正月初一，晋王司马保为刘曜逼迫迁到桑城。
二月初六，石勒部将石季龙侵扰冒犬次，平北将军、冀州刺史邵续攻击石季龙，被石季龙打败，死于战场。
三月慕容磒送来玉玺三枚。
闰月，以尚书周岂页为尚书仆射。
夏四月壬辰，枉矢星从翼轸星间流过。
五月初三孝怀帝太子司马诠在平阳被害，元帝哭吊三日。二十七日，地震。这个月，晋王司马保被其部将张春杀害。刘曜使陈安攻击张春，并把张春消灭，陈安却乘机背叛刘曜。石勒部将徐龛率众来投降。
六月，发大水。初四，西中郎将、护羌校尉、凉州刺史、平西公张实被盗贼杀害，张实之弟张茂嗣位，任平西将军、凉州刺史。
秋七月二十四日，元帝下诏说：“先公武王，先父恭王在琅王牙为君四十多年，恩惠加于百姓，仁爱之德存于人心。朕应天命，创业于江南，万民归心，扶老携幼而来。琅王牙国人在江南者近千户，现将这些人集聚的地方设立一个怀德县，属丹阳郡。昔日汉高祖以故乡沛为汤沐邑，光武帝也免除南顿的赋税徭役，对怀德县的优待豁免办法按照汉朝的例子。”祖逖部将卫策在汴水大破石勒别军，祖逖加镇西将军衔。
八月二十六日，敬王后虞氏被尊为敬皇后。二十九日，将神主迁入太庙。辛未，梁州刺史、安南将军周访死。皇太子在太学祭奠先师孔子。以湘州刺史甘卓为安南将军、梁州刺史。
九月，徐龛又叛变，投降石勒。
冬十月二十五日，徐州刺史蔡豹因畏缩不前被处死。王敦杀了武陵内史向硕。
四年春二月，徐龛又率众来投降。鲜卑末波奉送皇帝信玺。二十一日，在太庙告祭先帝，接受印玺。癸亥，两日相斗。
三月，设置《周易》、《仪礼》、《公羊》博士。十四日，以平东将军曹嶷为安东将军。
夏四月二十三日，元帝亲自查阅百姓狱讼。石勒进攻并占据冒犬次。抚军将军、幽州刺史段匹石单，死于石勒军中。
五月，天旱。初二，下诏说：“昔日汉高祖、光武帝和魏武帝都曾免除良人为奴婢者，我朝武帝时，占据凉州的异族统治者败亡，那些作奴婢的人也都恢复原籍，可见这是历代的成规。现在有中州平民因遭难在扬州诸郡做僮客者，可恢复其平民身份，以备国家征战徭役之用。”
秋七月，发大水。十七日，以尚书戴若思为征西将军、都督司兖豫并冀雍六州诸军事、司州刺史，镇守合肥；丹杨尹刘隗为镇北将军、都督青、徐、幽、平四州诸军事、青州刺史，镇守淮阴。二十五日，以骠骑将军王导为司空。
八月，常山崩塌。
九月壬寅，镇西将军、豫州刺史祖逖死。
冬十月壬午，以祖逖之弟侍中祖约为平西将军、豫州刺史。
十二月，以慕容磒为持节、都督幽平二州东夷诸军事、平州牧，封辽东郡公。
永昌元年(322)春正月初一，大赦，改年号。十四日，大将军王敦以诛刘隗为名在武昌举兵，龙骧将军沈充率兵响应王敦。
三月，召征西将军戴若思、镇北将军刘隗回京师护卫。以司空王导为前锋大都督，以戴若思为骠骑将军，丹杨诸郡郡守都加军衔。尚书周岂页加尚书左仆射，领军王邃加尚书右仆射。以太子右卫率周艹延执行冠军将军事，率兵三千讨伐沈充。甲午，封皇子司马昱为琅王牙王。刘隗驻军于金城，右将军周札守石头城，元帝亲自披甲在郊外巡视六军。派遣平南将军陶侃兼管江州，安南将军甘卓兼管荆州，各率所属军队从后面牵制王敦。
四月，王敦前锋进石头城，周札开城门接应王敦军，奋威将军侯礼战死。王敦占据石头城，戴若思、刘隗率军攻石头城，王导、周岂页、郭逸、虞潭等三路出击，王师大败。尚书令刁协逃到江乘，被贼军杀害。镇北将军刘隗投奔石勒。元帝派遣使者对王敦说：“公若还不忘晋朝，从此息兵，我们可以共同安定天下。如不能这样，朕将回到原来的封地琅王牙，以为贤者让路。”辛未，实行大赦。王敦自己任命自己为丞相、都督中外诸军、录尚书事，封武昌郡公，食邑万户。丙子，骠骑将军、秣陵侯戴若思，尚书左仆射、护军将军、武城侯周岂页被王敦杀害。王敦将领沈充攻陷吴国，魏磖攻陷湘州，吴国内史张茂，湘州刺史、谯王司马承一起被杀。
五月二十日，王敦以太保、西阳王司马..为太宰，司空王导加尚书令职。二十三日，镇南大将军甘卓被襄阳太守周虑杀害。蜀地贼寇张龙侵扰巴东，建平太守柳纯将他赶走。石勒派遣骑兵侵扰河南。
六月，天旱。
秋七月，王敦给兖州刺史郗鉴加上安北将军职衔。石勒部将石季龙攻陷太山，捉住守将徐龛。兖州刺史郗鉴从邹山退到合肥镇守。
八月，王敦以其兄王含为卫将军，自己领宁、益二州都督。琅王牙太守孙默反叛，投降石勒。
冬十月，发生大瘟疫，病死者十之二三。初九，都督荆梁二州诸军事、平南将军、荆州刺史、武陵侯王訥死。十一日，以下邳内史王邃为征北将军、都督青、徐、幽、平四州诸军事，镇守淮阴。新昌太守梁硕起兵反叛。京师发生大雾，黑气蔽天，日月无光。石勒攻陷襄城、城父，进而包围谯，击破祖约别军，祖约退守寿春。
十一月，以司徒荀组为太尉。己酉，太尉荀组死。撤销司徒，其职司合并于丞相。
闰月初十，元帝在内殿去世，终年四十七岁，葬于建平陵，庙号中宗。元帝性格简朴俭省而恬淡，能容纳直言，虚心待人。开始镇守江东时，常因饮酒而荒废政事，王导殷切劝戒，元帝让王导斟了一杯酒，然后拿起杯子将酒倒掉，从此以后不再饮酒。有司奏请太极殿广室挂上绛帐，元帝说：“汉文帝把群臣上书的黑色书袋收集起来做帷帐。”于是令冬天用青布，夏天用青纱布做帷帐。宫中将封贵人，有司请买雀钗为贵人作头饰，元帝以为费用高而不许。所宠爱的郑夫人衣著朴素无文采。元帝姨母的弟弟王訥为母亲建屋过于奢华，元帝流着泪劝阻了他。然而晋室遭乱，皇帝流亡，天命仍在晋室，谋臣和谐。王师屡次出动，总打不出长江流域，治理区域狭小，仅能保全吴楚。终于使权臣犯上，身受其辱，忧愤而死。谦恭节俭之德有余，而雄武之才不足。
秦始皇时有个望气者说：“五百年后金陵有天子气。”所以秦始皇就东游以压倒这天子气，并把金陵改为秣陵，挖断金陵北山以绝其地气。孙权称帝时，自认为是应了秦时预言，孙盛认为从秦始皇到孙权才四百三十七年，未到五百年之数，到元帝渡江，是五百二十六年，天子之气应在此了。咸宁初年(275)，太社树被风吹断，社中冒出青气，占卜者认为东莞有帝王之吉兆，于是将东莞王徙封为琅王牙王，这就是元帝的祖父琅王牙武王司马亻由。灭吴之战，实是王氵睿先到建邺，而孙皓投降时，却把玉玺送给离建邺尚远的司马亻由军营。天意和人事，都符合中兴的吉兆。惠帝太安年间(302～303)，有童谣说：“五马浮渡江，一马化为龙。”怀帝永嘉年间(307～313)，岁、镇、荧惑、太白等星聚于斗、牛二星之间，识星象的人认为吴越之地当有王者兴起。这一年，中原王室倾覆，元帝与西阳王、汝南王、南顿王、彭城王南下渡江，而元帝终于即皇帝位。
当初，《玄石图》上有“牛继马后”的话，所以宣帝司马懿深刻忌讳牛氏，于是做了个能装两种酒只有一个口的酒器，自己先饮好酒，而将毒酒斟给其大将牛金，将他毒死。而琅王牙恭王司马觐的妃子夏侯氏竟与一个姓牛的小吏私通而生了元帝，有人说这就是“牛继马后”的符应。