汉朝并非24位皇帝，而是共历26位皇帝，分为西汉13帝和东汉14帝。两汉以公元25年刘秀建立东汉为分界，具体皇帝列表及关系如下：
西汉（前202年—公元8年）西汉开国皇帝为刘邦，建立汉朝后定都长安。其子刘盈继位为惠帝，但吕后临朝称制期间先后立前少帝、后少帝（血脉存疑，这八年以“高后纪年”计算）。吕后去世后，汉文帝刘恒（刘邦第四子）即位，开启“文景之治”；其子汉景帝刘启继位后平定七国之乱。汉武帝刘彻是西汉鼎盛时期的代表，推行推恩令、独尊儒术，并派张骞出使西域。武帝之后依次为汉昭帝刘弗陵（霍光辅政）、汉宣帝刘询（中兴之主）、汉元帝刘奭（昭君出塞时期）、汉成帝刘骜（赵飞燕姐妹专宠）、汉哀帝刘欣（“断袖之癖”典故来源）、汉平帝刘衎（9岁继位，王莽掌权）。公元6年，王莽立孺子婴为皇太子并摄政，两年后篡汉建新朝，西汉灭亡。
东汉（公元25年—220年）刘秀（西汉宗室）重建汉朝，定都洛阳，史称东汉。其子汉明帝刘庄、汉章帝刘炟延续“明章之治”。汉和帝刘肇时期班超经营西域，但此后外戚与宦官交替专权。汉殇帝刘隆（百日继位，周岁夭折）、汉安帝刘祜（邓太后临朝）、前少帝刘懿（阎氏外戚拥立，在位7个月）、汉顺帝刘保（宦官孙程等发动政变拥立）、汉冲帝刘炳（2岁继位，次年夭折）、汉质帝刘缵（9岁被梁冀毒杀）、汉桓帝刘志（依靠宦官诛灭梁冀）、汉灵帝刘宏（卖官鬻爵，引发黄巾起义）、后少帝刘辩（何进被杀后董卓废黜）、汉献帝刘协（董卓拥立，后被曹操挟天子以令诸侯）。公元220年，曹丕逼迫刘协禅位，东汉灭亡。
两汉皇帝传承中，西汉以“文景武昭宣”为核心实现强盛，东汉则因外戚宦官斗争逐渐衰落。孺子婴未正式称帝，前少帝、后少帝（西汉）及前少帝刘懿、后少帝刘辩（东汉）在位时间极短或未实际掌权，但均被计入皇帝序列。
