元寿二年六月，汉哀帝驾崩，他没有儿子，王政君、王莽和大臣们商议，迎立年幼的中山王刘箕子继承皇帝宝座。刘箕子就是前此被傅太后陷害而死的元帝冯昭仪的孙子，后来改名刘衎，即西汉孝平皇帝。平帝继位时年仅9岁，由太皇太后王政君临朝称制，大司马王莽摄政。

第二年改元元始。王莽指使益州当地官员冒充远方小国越裳氏来朝，进献黑、白两尾雉鸡，以供宗庙祭祀。阿谀王莽的许多臣子联名上奏说：“过去大司马霍光有安定宗庙之功，加封食邑三万户。现在的大司马王莽也应该如此。”

王政君问公卿百官：“王莽真的有那么大的功劳吗？还是因为他是我的亲戚，所以你们特别优待他？”

大家都说：“正是王莽的功德，引来远方献雉的祥瑞。古代圣王有规定，臣子如有大功，就当有美号，所以周公以国名为爵名。王莽有定国安汉的大功，应该赐号‘安汉公’，增加食邑，上应古制，并顺应天心民意。”

王莽还假意推辞，当不得众臣同心拥戴，只好接受“安汉公”的称号。他谦虚地说：“我的功劳不及许多大臣，怎么能只封赏我一人呢？”以此为藉口大封群臣，收买人心。

身居高位的顶点，王莽的态度却更为谦虚恭敬，施政也更为宽松仁爱。他崇信儒教，封周公的后人公孙相如为褒鲁侯，封孔子的后人孔均为褒成侯，追谥孔子为宣尼公。

同时广设官学，劝刻农桑，奖励百姓捕蝗，还自己掏腰包抚恤受蝗灾的贫民。在施行这些善政的同时，他对内大肆排挤胆敢与自己作对的官僚，以及平帝的亲戚，对外威吓匈奴和西域诸国，向匈奴追讨并斩杀了得罪汉朝的车师王姑句和婼羌王唐兜。

元始四年，王莽把女儿嫁给平帝为皇后，进一步巩固了自己的权势。当年夏天，群臣上奏，因为王莽功高可比周公、伊尹，周公在周朝官为太宰，伊尹在商朝官为阿衡，所以加王莽尊号为“宰衡”。

元始五年五月，王政君在臣子们的请求下，下诏赐王莽“九锡”，就是九种对待臣子的特殊待遇和赏赐，包括：车马、衣服、乐器、武贲、鈇钺、弓矢、秬鬯（祭祀用的香酒），以及朱户（允许朱漆涂门）和纳陛（允许从中阶登殿）。

从此以后，臣子而加“九锡”，就成为篡位的先兆。

当年十二月，汉平帝暴毙于未央宫中。据说是因为王莽恐怕哀帝时代傅、丁等外戚与其争权的往事重演，不允许平帝的母亲卫氏居住在长安，更不允许进入宫中探亲，平帝年龄渐长，对此每每口出怨言，于是王莽趁着年终祭祀的机会，进献添了毒药的椒酒，平帝才喝了两口就咽气了。

平帝从9岁登基，死时才不过14岁。14岁的孩子就已经有了自己的想法，不甘心只做一个傀儡，这点令王莽非常担心。于是，王政君要他挑选新皇帝人选，他就排斥众多已经成年或即将成年的藩王，而从宗室中找了一个年龄最小的——宣帝的儿子刘嚣被封为楚王，楚王的曾孙刘婴才降生一年多，正符合王莽的要求。

第二年三月，王莽立刘婴为帝，年仅2岁。因为这个孩子是西汉朝的末帝，所以没有谥号，史称为“孺子婴”。当初秦的末代国王名叫子婴，现在又出来一个叫婴的孩子，此种巧合令人惊异。才2岁的孩子当然无法主政，王政君干脆让代其执政的王莽称“假皇帝”，改年号为“居摄”，也就是暂居摄政之位的意思。

孺子婴在位仅3年，天下就开始了动荡的先兆，不满王莽擅权的官僚、士大夫们纷起造反。居摄二年九月，东郡（今河南濮阳南）太守翟义首先发难，立汉朝宗室、严乡侯刘信为天子，自称大司马、柱天大将军，号召各地讨伐王莽。翟义势力最为庞大的时候，拥兵竟达十数万。王莽急派王邑、孙建等七将统兵讨伐。

京城附近23个县纷起响应翟义的号召，槐里（今陕西兴平东南）人赵明、霍鸿等自称将军，也聚兵十余万，进攻长安。从未央宫前殿就可以看到叛军燃起的篝火。王莽匆忙调动各地兵马，以甄邯为大将军总司讨伐之责。

当年十二月，汉军取得全面胜利，翟义兵败而死。次年二月，赵明等也先后失败。十一月，期门郎张充等6人合谋劫持王莽，改立宣帝的曾孙、楚王刘纡，事情败露，全部被杀。

就在此后不久，王莽终于撕下了最后的假面具，并且把一手扶持他爬上高位的太皇太后王政君也撇开一边，从“假皇帝”变成了“真天子”。

当年本为居摄三年，十一月改元初始，十二月王莽称帝，改国号为“新”，年号也改为“始建国”。西汉王朝苟延残喘了近50年，终于灭亡了。

孺子婴被废黜后，王莽封他为定安公，食邑万户。后来他死在新末动乱中，享年21岁。