唐河南缑氏（今河南偃师东南）人，祖籍并州文水。
字伯苍。
武载德曾孙，武平一孙，武则天曾侄孙。
唐德宗建中四年（西元七八三年）登进士第。
历官监察御史、华原县令、比部员外郎、左司郎中、御史中丞。
唐宪宗元和二年（西元八〇七年），拜门下侍郎、同中书门下平章事，兼判户部事。
封临淮郡公，旋出为剑南西川节度使，俭己宽民，比三年，上下完实。
元和八年（西元八一三年），还朝秉政，力主削藩。
元和十年（西元八一五年），裴度用兵淮西讨吴元济，王承宗请赦元济，元衡叱之。
六月早朝，为淄青藩帅李师道遣刺客杀害。
元衡工五言诗，当世流传，往往被于管弦。
其诗藻思绮丽，琢句精妙。
张为《诗人主客图》奉为「瑰奇美丽主」。
魏泰以为「武元衡律诗胜古诗，五字句又胜七字」《临汉隐居诗话》。
有《武元衡集》十卷，己佚。
《全唐诗》存诗二卷。
《全唐诗外编》及《全唐诗续拾》补诗二首。