汉元帝初元四年（前45年），赵飞燕出身于平民之家，家境贫穷。刚生时，父母不想养她，将其抛弃，三天不死，于是将其抱回养大。
年纪稍长后，赵飞燕以良家女子的身份进宫为宫女（并非勾栏或者奴婢），属于阳阿公主家，学习歌舞。因其舞姿轻盈如燕飞凤舞而得名“飞燕”。
鸿嘉三年（前18年），汉成帝即位十多年，年已30岁，后宫却没有一个存活的皇子。一次微服外出游乐，来到阳阿公主府，阳阿公主把养在府中的良家女都叫出来，取悦汉成帝，赵飞燕勾人魂魄的眼神、清丽动人的歌喉、婀娜曼妙的舞姿，一下子就倾倒了成帝。汉成帝将她带回宫。赵飞燕使个欲擒故纵之计，一连拒绝成帝三夜召幸，激起成帝征服之心，夜夜临幸，再也离不开她。
后来听说她还有一个妹妹赵合德，长得非常漂亮，又温柔妩媚，连赵飞燕也自愧不如，便下令招入宫中，姐妹“俱为婕妤，贵倾后宫”。成帝固宠赵氏姐妹，对其它妃嫔不屑一顾，对她们的宠爱逾越了礼制，班婕妤等人皆失宠。
许皇后之姐蛊诅后宫有身孕的妃子被发觉，赵飞燕趁机告发许皇后等人蛊诅后宫女子，求己亲媚。太后得知后大怒，下令彻查，许皇后因此被废。之后汉成帝欲立赵飞燕为皇后，但太后王政君嫌弃她出身卑微不是侯门女，不同意，但其实王政君也是出身卑微的平民女。太后的外甥侍中淳于长为成帝立赵飞燕为皇后一事来沟通。
永始元年（前16年）四月，成帝先封赵飞燕的父亲赵临为成阳侯，改变她家卑微的身份。六月，封赵飞燕为皇后，封赵合德为昭仪，大赦天下。 赵飞燕成为了皇后，虽然获得了作为女人的最显赫地位，但成帝对她的宠爱却渐渐不如以往，成帝更为宠爱她的妹妹赵合德。
赵合德居住的宫殿—昭阳舍极尽奢华，中庭以彤红之色，殿内油漆一新。门限以黄铜襄饰，并涂上黄金。上殿的阶梯以白玉砌成，殿内壁上露出的如带一般的横木以金环装饰，同时嵌入蓝田玉壁、明珠、翠羽、其富丽奢侈，为诸宫之最，自有后宫以来，还从未有过如此奢华的宫殿。赵飞燕姐妹虽然相继专宠后宫十多年，但都同样没有子嗣，《飞燕外传》中的解释是姐妹二人为驻颜却老使用息肌丸以致不孕。
绥和元年（前8年），定陶王刘欣来长安，其祖母傅太后私下以许多金银珠宝、珍玩布帛贿赂赵飞燕姐妹，打通关节，在她们的帮助下，一直没有子嗣的汉成帝立侄子刘欣为太子。
绥和二年（前7年）春，46岁的成帝死于赵合德床上，成帝一直身强体壮，从来不生病，去世前晚还很好，早晨起床穿衣，准备接见辞行的楚思王刘衍和梁王刘立，谁知刚刚穿上裤袜，衣服还没能披上身，就忽然身体僵直、口不能言，中风扑倒床，动弹不得，不久便去世。朝野震动，同里、太常丞谯玄等群臣声讨赵氏祸水。赵合德自杀身亡。
太子刘欣作为养子即位，是为汉哀帝，他感念赵飞燕当初拥立之功，依礼法尊赵飞燕为皇太后，封皇太后的兄弟赵钦为新成侯、皇太后的侄儿赵䜣为成阳侯，赵氏一门两侯，地位显赫。
然而几个月后，司隶解光弹劾赵昭仪怂恿皇帝杀害许美人、中宫史曹宫所生皇子，称“赵昭仪倾乱圣朝，亲灭继嗣，家属当伏天诛”要求追究赵氏一族的罪过。 哀帝于是下令免去赵飞燕兄弟新城侯赵钦、侄儿成阳侯赵䜣的爵位，贬为庶人，家属被驱赶至辽西郡。议郎耿育上书为赵飞燕求情，对解光揭出的杀害皇子案持怀疑态度，痛斥其落井下石。
由于哀帝得继皇位乃赵飞燕大力促成，加上她与哀帝祖母傅太后关系密切，自然不再予以追究，赵飞燕总算能安下心来，保住了皇太后的位子，但这样一来被太皇太后王政君和王氏家族所仇恨。 期间，有大臣说赵昭仪罪甚大，家属要连坐，矛头直指赵飞燕，哀帝没有处理。
元寿二年（前1年）六月，哀帝崩逝。与哀帝不睦的王氏外戚集团东山再起，哀帝宠臣和外戚遭到了严厉的打击，傅太后丁太后被挖坟，赵太后被废，独尊王政君。王莽挟太皇太后王政君下诏曰“前皇太后与昭仪俱侍帷幄，姊弟专宠锢寝，执贼乱之谋，残灭继嗣以危宗庙，悖天犯祖，无为天下母之义。贬皇太后为孝成皇后，徙居北宫。”一个月后又下诏将赵皇后和哀帝傅皇后一起贬为庶人，赶去看守自己丈夫的陵园，当天二人一同自杀，赵飞燕只比妹妹赵合德多活了六年。
助汉哀帝登帝位
绥和元年（前8年），定陶王刘欣来长安，赵飞燕在成帝面前夸赞刘欣的才能，并提议册立刘欣为太子，这样，刘欣凭借个人表现，加上赵飞燕从旁协助，争储之路十分顺利。后来，汉成帝无子去世，21岁的刘欣顺利登上了皇位，即汉哀帝。
艺术创“踽步”及“掌上舞”
“赵后腰骨纤细，善踽步而行，若人手持花枝，颤颤然，他人莫可学也”。“踽步”是赵飞燕独创，其手如拈花颤动，身形似风轻移，可见其舞蹈功底深厚。赵飞燕还自创“掌上舞”，“掌上舞”又称“掌中舞”因舞蹈体态轻盈，仿佛可以置于掌中，故得名。此舞后成了赵飞燕的一个独有标志，亦可比喻女子舞姿轻盈。
赵飞燕兼长歌舞，览此曲始蔚为叹孚，迥然改观，愈觉才情不减于歌舞。曲写秋风萧萧，寒霜早降，永夜无寐，藉此怀人，词则慷慨苍凉、豪迈深情。同一时班婕妤团扇赋、怨歌行躬身自悼、哀怨伤情，如此便才情下飞燕一筹。
