漢高祖劉邦見於史籍記載的有8個兒子1個女兒。

1.齊悼惠王劉肥，劉邦的庶長子，生母為劉邦在民間時的情婦曹氏。劉肥因身份問題不得被立為太子，但卻在西漢建國後第二年（前201年）獲封為齊王，統轄七十三城，百姓中凡能講齊國話的都歸於齊國管理。齊國幅員遼闊、人口眾多，加之經濟富庶，是漢初實力最強的封國。

惠帝二年（前193年），劉肥進京朝見漢惠帝，在宴會中因受到惠帝的尊敬，引起呂后的不滿。劉肥為避禍，主動獻出城陽郡作為魯元公主的湯沐邑，並尊魯元公主為王太后，才避免殺身之禍。四年後劉肥薨逝，虛齡三十三歲，諡號為悼惠。劉肥死後，王位由其子劉襄繼承。

2.漢惠帝劉盈，劉邦的次子、嫡長子，生母為呂后，在劉邦稱帝后，被冊立為皇太子。劉盈為人仁弱，高祖認為他不像自己，而是異常喜歡幼子劉如意，並幾次想更換儲君，幸得張良等人力保太子之位。前195年，漢高祖駕崩，劉盈即位為君。

漢惠帝即位後實行無為而治，減輕賦稅、與民生息，並廢除秦朝推行的禁錮政策，使得國內政治清明、國泰民安，呈現出一片恢復的景象。然而此時的國政大全操諸於呂太后之手，惠帝沒能取得更大的成就。前188年，漢惠帝駕崩，虛齡二十三歲，皇位傳與長子劉恭。

3.趙隱王劉如意，漢高祖第三子，生母為戚夫人。漢高祖七年（前200年），劉如意受封為代王，兩年後又改封為趙王。太子劉盈為人仁弱，高祖認為他不像自己，而是異常喜歡趙王劉如意，並幾次想更換儲君。高祖駕崩後，呂后怨恨戚夫人、劉如意母子二人，連續對他們進行迫害。惠帝元年（前194年）十二月，呂后趁惠帝外出遊獵之機，命人毒殺劉如意，並將戚夫人以“人彘”的方式殘忍處死。

4.漢文帝劉恆，漢高祖第四子，生母為薄姬，高祖十一年（前196年）獲封為代王。薄姬在後宮不為高祖所寵，而劉恆又為人寬容平和，在政治上刻意保持低調，所以能在呂后執政期間成功地避禍保身。高後八年（前180年），呂后去世，丞相陳平、太尉周勃等在誅殺諸呂后，擁立代王劉恆為帝，是為文帝。

文帝在位23年時間，繼續推行與民生息的政策，多次頒佈勸農詔，透過減免賦稅、興修水利大力發展農業生產。又崇尚節儉、不事營造，給國家節省大量資金。在文帝統治下，國內局勢相對穩定，社會生產逐步恢復，使得漢朝的國力不斷增長。後元七年（前157年），文帝駕崩，享壽四十六歲，皇位傳與太子劉啟（即漢景帝）。

5.趙恭王劉恢，漢高祖第五子，生母、生年均不詳，前196年被封為梁王。十五年後（前181年），因趙王劉友被呂后幽禁而死，劉恢遂被改封為趙王。作為“交換條件”，呂后強令劉恢娶呂產之女為王后，但呂王后為人性妒、蠻狠歹毒，竟在過門後不久毒殺劉恢的愛妾。劉恢聞訊後悲慟異常，不久便殉情自殺，距離他當上趙王才半年時間。劉恢死後被廢國絕嗣，直到文帝時期才被追諡為恭王。

6.趙幽王劉友，漢高祖第六子，生母、生年均不詳，前196年被封為淮陽王。前194年，呂后毒殺趙王如意後，改立劉友為趙王，並讓他娶呂氏女子為正妻。前181年，呂王后因久受劉友冷落，憤恨之餘竟向呂后誣陷劉友意圖謀反。呂后將劉友徵召進京，隨即將他軟禁起來，並斷絕糧食供應。不久，劉友竟然被餓死於禁所，死後以平民禮節下葬，諡號為幽。

7.淮南厲王劉長，漢高祖第七子，生母為趙姬，前196年被封為淮南王。劉長自幼喪母，一直由呂后撫養長大。文帝登基後，因兄弟中僅剩下劉長一人，所以對其特別優待，然而劉長卻依仗文帝的包容驕縱跋扈、多行不法，由此引起文帝警覺。

前174年，劉長喪心病狂，竟與匈奴、閩越聯絡，圖謀舉兵叛亂，事洩後被拘。朝議應判劉長死刑，但依然被文帝寬赦，僅廢黜其王爵並流放蜀地。劉長在被押解途中，因不堪受辱絕食而死，終年24歲。十年後，文帝分割淮南王國，並復立劉長所生三子為王。

8.燕靈王劉建，漢高祖第八子，生母、生年均不詳，前195年被封為燕王。前181年，劉建薨逝，呂后派人殺死劉建的子嗣，並廢除燕國。

9.魯元公主本名不詳，漢高祖唯一的女兒、惠帝的姐姐兼岳母，生母為呂后。魯元公主成年後嫁與功臣、趙王張耳之子張敖為妻，並誕下一子一女。其子張偃在呂后時期獲封魯元王，所以魯元公主又被稱為魯元太后；其女張嫣被呂后以“親上加親”的名義，嫁與惠帝為妻，所以魯元公主又是親弟弟的岳母。魯元公主生卒年、享壽均不詳，死後葬於長安附近。

劉邦總共8個兒子，從大到小排列為：1、齊悼惠王-劉肥-（曹姬生）；2、漢惠帝-劉盈-（呂后生）；3、趙隱王-劉如意-（戚夫人生）；4、代王/漢文帝-劉恆-（薄太后生）；5、梁王-劉恢（呂太后時候降為趙共王）；6、淮陽王-劉友（呂太后時候降為趙幽王）；7、淮南厲王-劉長；8、燕王-劉建。一個女兒，魯元公主