世祖武成皇帝諱湛，神武皇帝第九子，孝昭皇帝同母弟。儀表奇偉，神武尤其鍾愛。神武安撫荒遠之人，便為帝聘蠕蠕太子盭羅辰之女，號「鄰和公主」者為妃。帝時年八歲，衣冠整齊，神情從容，使得華夷歎服。元象中，封為長廣郡公。天保初，晉爵為王，拜尚書令，不久兼司徒，遷太尉。乾明初，楊音等人密相猜忌，故拜帝為大司馬，領并州剌史。帝與孝昭帝謀劃誅殺幾位權臣後，遷太傅、錄尚書事、領京畿大都督。皇建初，進位右丞相。孝昭前往晉陽，帝留守鄴城，處理所有政務。二年(561)孝昭去世。遺詔征帝入統大位。趕赴晉陽宮，於崇德殿發喪。皇太后令官員宣佈遺詔，左丞相斛律金率領百官勸進，三次奏請，帝才應允。
太寧元年(561)冬十一月十一日，皇帝在南宮即位，大赦，改皇建二年為太寧元年。十三日，以司徒、平秦王歸彥為太傅，以尚書右僕射、趙郡王睿又為尚書令，以太尉尉粲為太保，以尚書令段韶為大司馬，以豐州刺史婁睿又為司空，以太傅、平陽王淹為太宰，以太保、彭城王攸為太師、錄尚書事，以冀州刺史、博陵王濟為太尉，以中書監、任城王皆為尚書左僕射，以并州刺史斛律光為右僕射，封孝昭皇帝太子百年為樂陵郡王。十八日，詔令大使巡行天下，訪求政事的善惡，問人疾苦，擢進賢良。是歲，為周武帝保定元年。
河清元年(562)春正月初四，車駕從晉陽返回。初十，祀南郊。十一日，享太廟。十四日，立妃胡氏為皇后，子緯為皇太子。大赦天下，內外百官普加官階，為父嗣者賜爵一級。二十二日，以前定州刺史、馮翊王潤為尚書左僕射。詔令禁斷屠宰以順應春令。
二月初七，以太宰、平陽王淹為青州刺史、太傅、領司徒，以領軍大將軍、宗師、平秦王歸彥為太宰、冀州刺史。九日，以兼尚書令、任城王皆為司徒。詔散騎常侍崔瞻聘問陳朝。
夏四月初二，皇太后婁氏死。初六，青州刺史上書報告說本月二十一日河、濟水變清。因河、濟水清，故改太寧二年為河清，依等次減少罪人徒刑。
五月十五日，付葬武明皇后於義平陵。二十日，以尚書右僕射斛律光為尚書令。
秋七月，太宰、翼州刺史、平秦王歸彥據州反叛。詔大司馬段韶、司空婁睿又攻討，破城後虜獲歸彥。二十七日，在都市誅殺歸彥及他的三個兒子和二十多個黨徒。二十九日，以大司馬段韶為太傅，以司空婁睿又為司徒，以太傅、平陽王淹為太宰，以尚書令斛律光為司空，以太子太傅、趙郡王睿又為尚書令，中書監、河間王孝琬為尚書左僕射。八月二十六日，行幸晉陽。陳派使來朝聘問。冬十一月十一日，詔兼散騎常侍封孝琰出使陳。十二月二十一日，車駕從晉陽返鄴。是歲，誅殺太原王紹德。
二年春正月初十，帝詔在朝堂策試秀才。以太子少傅魏收為兼尚書右僕射。十四日，兼右僕射魏收因偏袒放縱被除名。十二日，以武明皇后配祭北郊。二十六日，帝親臨都亭察視被押罪犯，減免在京囚徒徒刑，各有差等。
三月初一，詔司空斛律光督察五營軍士在軹關築戍。初八，室韋國遣使朝貢。二十二日，以兼尚書右僕射趙彥深為左僕射。
夏四月，並、汾、晉、東雍、南汾五州因蟲旱為災，派出使者賑濟撫恤。二十五日，陳人來朝聘問。
五月十九日，詔於城南雙堂閏位之苑中建造大總持寺。六月十三日，齊州報告在濟、河交匯處有八條龍飛向天空。二十三日，詔兼散騎常侍崔子武出使陳朝。二十八日，司州牧、河南王孝瑜死。秋八月初十，詔改三台宮為大興聖寺。冬十二月初三，陳人來朝聘問。十九日，周將楊忠率統突厥阿史那木汗等二十餘萬人從恆州出發，分三道侵齊，殺掠吏民。是時，大雪下了整整一個多月，南北千餘里平地上堆起了很厚的雪。霜降白日，太原降血似的雨。二十八日，帝抵達晉陽。二十九日，周軍圍逼并州，又派出大將軍達奚武領眾數萬趕赴東雍州和晉州，同突厥人呼應。是歲，室韋、庫莫奚、....、契丹分別派遣使者朝貢。
三年春正月初一，周軍在并州城外佈陣，兩軍在城西交戰。周軍及突厥大敗，人畜死屍狼籍，幾百里內均可看到。詔平原王段韶率兵追趕至邊塞後才回。三月初三，因頒布律令，大赦。初八，盜殺太師、彭城王攸。十九日，以司空斛律光為司徒，以侍中、馮翊王潤為司空。五月初七，帝從晉陽返回。二十五日，以尚書令、趙郡王睿又為錄尚書事，以前司徒婁睿又為太尉。二十七日，以太傅段韶為太師。三十日，以太尉、任城王皆為大將軍。帝行幸晉陽。六月十三日，大雨晝夜未停，至十七日才止。是月，晉陽謠傳出現鬼兵，百姓爭相擊打銅鐵以驅鬼。誅殺樂陵王百年。向周歸還姓宇文氏的女子。秋九月初十，封皇子綽為南陽王，儼為東平王。是月，向周歸還姓閻的女子。陳人來朝聘問。突厥寇掠幽州，進入長城內，擄掠後跑走。閏九月十一日，詔派十二使巡行受水災的州，並免去租調。二十一日，突厥寇掠幽州。周軍三路齊出，一路尉遲..寇洛陽，一路楊..入軹關，一路權景宜攻懸瓠。冬十一月十日，..等圍攻洛陽。十四日，詔兼散騎常侍劉逖出使陳朝。二十日，太尉婁睿又在軹關大敗周軍，俘虜了楊..。十二月初一，豫州刺史王士良攜帶州城向周將權景宣投降。初三，帝率兵從晉陽出發南討。初五，太宰、平陽王淹薨。初八，太師段韶大敗尉遲..等，解除了洛陽之圍。十三日，帝抵洛陽，下令洛陽被周軍踐踏之處免除一年租賦，赦州城內死罪以下囚犯減少徒刑。十五日，以太師段韶為太宰，以司徒斛律光為太尉，并州刺史蘭陵王長恭為尚書令。十八日，帝到武牢，經過滑台，駐紮黎陽，所過之處減降罪人徒刑。二十二日，車駕從洛陽返回。是歲，高麗、....、新羅分別派來使者朝貢。山東大水，餓死者不計其數，發詔賑濟，命令卻未被執行。
四年春正月二十日，以大將軍、任城王皆為大司馬。二十四日，帝幸晉陽。二月初一，詔以新羅國王金真興為使持節、東夷校尉、樂浪郡公、新羅王。十九日，因年歲不好，禁止釀酒買賣酒。二十六日，詔令按等減損百官食廩。三月初六，詔依等賑給西兗、梁、滄、趙州，司州的東郡、陽平、清河、武都，冀州的長樂、渤海遭受水災之處的貧下戶糧食。每家只有斗升而已，但多數則沒有得到。是月，出現彗星；天上的物體隕落到殿庭之中，像紅漆鼓帶小鈴；殿上的石塊自行立起，兩兩相對；後園萬壽堂前山洞中有神靈出現，其體態高大，不辨面目，牙齒雪白，伸出唇外，為帝值宿的嬪御以下七百多人都看見過。帝做夢也看到了。夏四月初六，大將軍、東安王婁睿又因犯事免官。二十三日，陳人來朝聘問。太史奏告天文有變，占卜後說是要易王。二十四日，指派太宰段韶兼太尉，持節奉皇帝璽綬傳位於皇太子，大赦天下，改元為天統元年，百官進級，囚犯降罪，各有差等。又詔皇太子妃斛律氏為皇后。這時，群公上尊號為太上皇帝，軍國大事全部向其奏報。打算禪位時，讓內參乘子尚乘坐驛車護送詔書於鄴。子尚離開晉陽城一會，見有人騎馬跟隨車後，又突然不見了，他還沒有到鄴，禪位的事這裡的人都知道了。
天統四年(568)十二月初十，太上皇帝在鄴宮乾壽堂駕崩，時年三十二歲，謚號武成皇帝，廟號世祖。五年二月十九日，葬於永平陵。