司马炽，字丰度，河内温县人。，晋武帝司马炎第二十五子，晋惠帝司马衷异母弟，母为王媛姬。
天姿清劭，少著英猷。初为散骑常侍，封为豫章王。晋惠帝在位，拜镇北大将军，册为皇太弟。公元306年，即位为帝，太傅东海王司马越辅政。在位期间，五胡乱华开始萌动，皇室权力斗争日渐严重。
公元311年，密诏苟晞讨伐司马越，导致东海王司马越病逝，太尉王衍为石勒败于宁平城。汉昭武帝刘聪趁势攻破洛阳，制造永嘉之乱，俘虏晋怀帝，以为仪同三司，封会稽郡。
公元290年，司马炽被封为豫章王。同年四月，晋武帝去世，太子司马衷即位，是为晋惠帝。晋惠帝在位期间爆发的八王之乱中，司马炽并未加入乱事，并且行事低调，不太热衷于交结宾客，不涉足世事，爱好钻研史籍，在当时受到人们的称誉。
司马炽本人并无雄才大略，最初担任散骑常侍。公元301年，赵王司马伦废黜晋惠帝时，司马炽的散骑常侍之职也被罢免。同年四月，晋惠帝复位后，改元永宁，司马炽任射声校尉，累迁车骑大将军、都督青州诸军事。
公元304年，出任镇北大将军、都督邺城守诸军事。同年十二月二十四日，立司马炽为皇太弟。
但是，册立司马炽为皇太弟，是成都王司马颖和河间王司马颙对立之下的结果，其实司马炽本人并没有权力的野心。
公元307年1月8日，晋惠帝驾崩，晋惠帝的皇后羊献容认为自己与皇太弟司马炽是嫂叔关系，不能当太后。于是，催促清河王司马覃入京即位。司马覃已经到了尚书阁，侍中华混等急召司马炽。十一月二十一日，司马炽即皇帝位，是为晋怀帝，实入宫行大赦，尊皇后羊献容为惠皇后，住在弘训宫，追尊生母太妃王媛姬为皇太后，立妃梁氏为皇后。
司马炽即位次年，改元永嘉，司马越为太傅辅政，政局为司马越把持。在此期间，匈奴等少数民族也开始建立独立的政权，其中刘渊已经自称汉帝，晋朝内部的权力斗争也日渐严重。
公元311年正月，司马炽密诏苟晞讨伐司马越。三月，发布诏书讨伐，司马越于同月病死，众共推王衍为元帅。四月，王衍遣军队在护送司马越灵柩回到东海封国时，与镇东大将军石勒的二万军队于苦县、宁平城作战，石勒纵骑围而射之，将士十余万人相践如山，全被歼灭，石勒焚烧司马越的灵枢。王衍被擒时，劝石勒建国称帝，以求苟活，但仍被石勒活埋，西晋最后一支主要兵力被消灭，已无可战之兵。
公元311年六月，刘渊之子刘聪的军队攻入洛阳，晋怀帝在逃往长安途中被俘，太子司马诠被杀，史称“永嘉之变”。司马炽被送往平阳，刘聪任命司马炽为仪同三司，封会稽郡公。刘聪一次在宴会对司马炽说：“你为豫章王时，我曾经与王济到你那里，王济把我介绍给你，你说久闻我名。把你写的乐府歌给我看，说：‘听说你很会写辞赋，试着帮我看看。’当时我和王济写的都是，你很赞赏。又领着我在皇堂射箭，我得十二筹，你和王济都得九筹，你送给我柘弓、银研，你记得吗？”
司马炽说：“我怎敢忘记，但恨当时没有早早地认识你的帝王之相。”
刘聪随后说道：“你家骨肉相残，怎么那么厉害？”
司马炽说道：“这大概不是人事，是上天的意思。大汉将应天意受命，所以为陛下互相驱除。况且我家如能奉行武皇大业，各家和睦，陛下怎么能得到天下！”
到晚上才出来，刘聪把小刘贵人赐给司马炽，对他说道：“这是名公刘殷的孙女，现特把她送给你做妻子，你应当善待她。”以刘氏为会稽国夫人。
公元313年正月，司马炽在汉赵朝廷的宴会上被命令为斟酒的仆人，有晋朝旧臣号哭，令刘聪反感。不久后的二月初一日，刘聪用毒酒毒杀司马炽，享年三十岁，葬处不明。
可以说西晋怀帝司马炽的一生是可悲的，他不过是权臣、太傅司马越手中的傀儡，动静不能自由，而司马越却由于专注排除异己、把持朝政，从而引起国内的不满，使得局势更加危急。随着反对声日益高涨，深感危机的司马越奏请率军抵御汉赵的军队，但在到达项城后却畏敌不战，做起了“缩头乌龟”。
同年三月，忍无可忍的皇帝下诏历数司马越的罪状，命令各地群起而讨伐之，并以苟晞为大将军辅政。司马越闻讯后急病交加，竟然在很快病死于项城。面对着朝廷的猜忌和强敌日渐逼近的局面，太尉王衍决定率领司马越的部众及随军的皇室成员、公卿大臣，携带其棺椁，以还葬东海国为由，逃离洛阳到江东避难。
然而王衍一行刚刚走到苦县宁平城，便被闻讯赶来的石勒大军追及，晋军交战失利，随即遭遇敌军的屠杀。在这场战役中，包括襄阳王司马范、太尉王衍在内的宗室、公卿们全部被杀，连同遇难的士兵、平民，总计有十余万人死于非命。
宁平城之战后，晋军主力悉数被歼，栋梁之才为之一空，导致防守空虚的洛阳城形势危急，被攻陷只是朝夕之间的事情。果不其然，同年六月，汉赵大将刘曜、呼延晏、王弥攻陷洛阳，并放纵士兵在城中烧杀淫掠。城破后，晋怀帝曾想潜逃出城，到长安继续抗战，结果还没出城便被抓获。
洛阳沦陷的次日，刘曜下令杀害太子司马诠、吴孝王司马晏等皇室成员及大批公卿大臣，连同士兵及平民遇害者，人数超过三万人。不仅如此，西晋诸帝的陵墓被挖掘，宫殿被焚毁，后宫被掳掠为奴，其中惠帝的皇后羊献容被刘曜收为妾室。一时之间，洛阳城内外枕骸遍野，宛若人间地狱。
帝出华林园门，欲奔长安，汉兵追执之，幽于端门。曜自西明门入屯武库。戊戌，曜杀太子诠、吴孝王晏、竟陵王、右仆射曹馥、尚书闾丘冲、河南尹刘默等，士民死者三万余人。遂发掘诸陵，焚宫庙、官府皆尽。曜纳惠帝羊皇后，迁帝及六玺于平阳。
晋怀帝被俘后，起初尚能得到刘聪的优待，但不久便连番受辱。公元313年正月，刘聪举行宴会，并命晋怀帝充当斟酒的仆人，晋朝旧臣看到后号哭不已，由此令刘聪很是反感。二月初一，晋怀帝被刘聪用鸩酒毒杀，时年才30岁。