刘邦的孩子数量共计9个，其中八个儿子，一个女儿。在刘邦的八个儿子当中，史籍中记载篇幅较多以及后世较常被提及的人有刘肥、刘盈、刘如意以及刘恒。而除了这四人之外，其余四人的名字则分别为刘恢、刘友、刘长以及刘建。刘邦仅有的一个女儿则是鲁元公主。
庶长子刘肥
其中就刘肥来说，这个孩子是名为曹氏的女子在未嫁给刘邦的情况下为他生下的第一个孩子。虽然是未婚子，但是刘肥还是比较得刘邦重视的。待刘邦建立西汉的次年（即公元前201年），刘肥受封为齐王。其封国定都于山东临淄，封国内的城邑数量多达七十三城，为汉朝初年最具规模的封国。而待刘邦去世之后，皇太后吕雉曾试图除掉刘肥。而刘肥为了自保不仅主动献邑给吕后，他还将同辈的鲁元公主奉为王太后。在借此成功讨得吕后欢心之后，刘肥才得以安全返回封国。
最受宠儿子刘如意
在八个儿子当中，最受刘邦疼爱的人当属刘如意。刘如意之所以受宠，一方面原因在于他的母亲是戚夫人，另一方面原因则在于他酷肖刘邦。不过也正是因为受宠，刘如意才会在刘邦去世之后因吕后的报复而殒命，去世时年仅十五岁。
皇帝儿子刘盈与刘恒
身为刘邦嫡长子的刘盈在前202年便被立为了皇太子，期间虽曾有几次险些被换掉，但是好在都有惊无险。之后，刘盈于前195年登基。然而在位仅七年，未满三十岁的刘盈便与世长辞。而待他去世之后西汉朝政彻底落入吕后手中，吕氏一族也因此得以越发肆无忌惮地在朝中兴风作浪。等到吕后逝世，早就对吕氏一族存有不满的朝臣随即展开诛吕行动，由吕后拥立的皇帝刘弘也随即被废。之后，身为刘邦第四子的代王刘恒被迎回长安，继而登基为帝。
其余四子
刘邦其余四子，其中刘恢先是被迫迎娶吕氏宗室女，后又因宠妃被吕氏女所害而殉情。刘友也曾被迫迎娶吕氏女为王后，此女后因刘友宠爱其他姬妾而诬告其谋反。吕雉听闻之后未调查清楚真假便将刘友给软禁了起来，最后刘友被活活饿死。刘长则相对比较长寿，后来于文帝期间因谋反计划提前败露而绝食自尽。仅剩的刘建则是在前181年去世的，而他仅有的一个儿子后来也被吕后杀害，所以这一脉自此绝后。
刘邦唯一一个女儿为吕后所生，一直以来颇得吕后喜爱。也正是因为这样，刘肥当时献邑给鲁元公主才得以让吕后对他网开一面。鲁元公主在前202年的时候嫁给张敖为妻，之后她的女儿张嫣则在吕后的安排下嫁给刘盈为后。