68年（明和5年）被立为皇太子，是自熙成亲王（长庆天皇之弟，之后的后龟山天皇）被立为太子400年以来，也是至今最后一位，非今上天皇之子而被立为皇太子的例子。1770年即位，并由后樱町上皇辅政。然而后桃园天皇本身体弱多病，于1779年过世，只有一女欣子内亲王。因此，众人由闲院宫家迎立养子，是为光格天皇。其女欣子内亲王则成为光格天皇的中宫。葬在京都府京都市东山区今熊野泉山町泉涌寺内的月轮陵。