細川勝元の子として京都に生まれた。父は応仁の乱で東軍を率いた管領である。乱のさなかに生まれ、幼いころから細川京兆家の跡継ぎとして育てられた。母は山名宗全の養女と伝わる。
父の勝元が亡くなると、幼くして細川京兆家の家督を継いだ。応仁・文明の乱の末期で、管内の支配は家臣に頼るところが大きかった。早くから管領家の重みを背負うことになった。
文明年間、家中や幕府の争いを見ながら成人した。応仁の乱後の京都は荒廃し、将軍家も細川・畠山らの争いに振り回されていた。政元は武力と駆け引きで管領家の地位を守ろうとした。
室町幕府の管領に就き、将軍足利義尚や義材（義稙）のもとで幕政に関わった。細川氏は三管領の筆頭格として力を持ち、政元は京都と西国にまたがる影響力を行使していった。
足利義材が将軍となると、政元は管領としてこれを補佐しつつ、次第に将軍を上回る実力を蓄えた。六角征伐などに従軍し、畿内の軍事にも深く関わった。将軍と管領の力関係は逆転しつつあった。
将軍足利義材を廃し、義澄を新将軍に擁立する明応の政変を起こした。政元は管領として幕府の実権を握り、将軍を替えられることを示した。この政変を戦国時代の始まりとみる見方もある。
修験道を深く信仰し、自らは子を持たず養子で家を継がせようとした。澄之・澄元・高国ら複数の養子を迎え、それぞれを支える家臣団の対立が後に大きな争いの火種となった。
明応の政変ののち、政元は半将軍とさえ呼ばれるほどの実力者となった。一方で修験に凝り、政務を家臣に任せることも多く、その専横と油断が暗殺につながる一因となったとみられる。
細川澄元を後継に立てる動きを強め、他の養子方との緊張が高まった。政元の専制的な政治と家中の分裂は、京都の武士や町衆にも不安を広げた。管領の権威はなお強く、反対派は容易に動けなかった。
香西元長・薬師寺長忠らに襲われ、命を落とした。いわゆる永正の錯乱の発端である。養子同士の争いが激化し、細川氏と幕府の混乱はさらに深まった。戦国の京都を象徴する出来事となった。
朝倉孝景（敏景）細川勝元太田道灌足利義政足利義視日野富子畠山政長大内義興
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