卫子夫（？－前91年），名不详，字子夫。西汉平阳（今山西临汾）人，大司马大将军卫青是她的弟弟，大司马骠骑将军霍去病是她的外甥。
汉武帝即位后，他的第一位皇后陈阿娇。两人婚后后十一年无子(根据资治通鉴汉武帝卷资治通鉴建元二年条记载，陈后在建元二年卫子夫入宫前已经失宠，结合汉书可知刘彻陈后在武帝7岁立为太子后不久即结婚)，所以平阳公主就把邻近大户女子收买来，养在家中，准备让汉武帝选取为妃。
前139年(建元二年）春，适逢汉武帝在霸上祭扫后来到平阳侯家中，平阳公主就将这些美女装饰打扮起来，供汉武帝选择。但汉武帝看后，觉得都不满意。在武帝与平阳公主一起饮酒的时候，平阳公主又让歌女献歌助兴，汉武帝便在众女中一眼看中了卫子夫随后，汉武帝起坐更衣，卫子夫便来服侍，一见倾心。这样，平阳公主送卫子夫入了宫。
入宫一年多来，由于陈皇后的妒忌，以及强硬手腕的打压被贬为宫女，再也没有得到汉武帝的宠幸。
公元前138年（建元三年）汉武帝准备在后宫选上自己喜欢的人，释放一批不中用的宫女，卫子夫才又见到他，并哭泣着请求放她出宫。汉武帝怜爱她，便不予她出宫并再度临宠幸了她，不久卫子夫就有了身孕。
陈皇后知道卫子夫怀孕后，十分妒忌。馆陶大长公主（刘嫖）于是派人绑架了给事建章未知名的卫青，企图杀了卫青。卫青的朋友公孙敖带人将卫青救出，事发之后武帝大怒，于是召卫子夫的兄长卫长君、弟弟卫青入宫为侍中。
卫家大姐卫君孺嫁给太仆公孙贺，二姐卫少儿嫁给开国功臣陈平曾孙陈掌。其后卫家开始显贵，卫子夫被封为夫人（夫人是仅次于皇后的嫔妃，当时窦太后尚在世），卫青为建章监、太中大夫。
汉武帝元朔元年（前128年），卫子夫生下皇长子（刘据），于是被立为皇后。
元狩元年（前122年），刘据被立为太子。由于他是汉武帝29岁才得来的皇长子，十分得父亲宠爱。刘据刚刚出生武帝便命人为他做《皇太子赋》，等于提前就昭告天下这个刚出生的婴儿就是太子，同时建立神祠感谢上苍赐他皇长子。
刘据长大后，武帝除了派德高望重的太傅辅导他学习《觳梁春秋》、《公羊春秋》外，还为他建了一座苑囿接待宾客，称为博望苑。
皇太子的确立，自然更加巩固了皇后的地位，因此，卫皇后的荣宠也达到了极点。然而，作为宫廷妇人，随着容颜的衰老，卫皇后受宠程度也在逐渐下降。
元朔元年后，卫子夫在汉武帝面前的宠幸地位被王夫人所代替，之后又有李夫人、尹婕妤、邢夫人、赵婕妤（钩弋夫人）。在她立为皇后的第38年，也就是前91年(汉武帝征和二年），因遭权臣江充发起的巫蛊之祸陷害，卫子夫由于支持太子，被汉武帝迁怒，不能自明而自杀，葬于桐柏。
十八年后她的曾孙刘询登基为汉宣帝，于是以皇后礼重新厚葬她，追谥号曰“思”，建园置周卫。史称孝武卫思后。