桓沖的后人。曾祖桓子玉，隋散骑常侍。祖父桓法嗣曾任弘文馆学士。父桓思敏。因家世关系，桓彦范被调补为右翊卫。宰相狄仁杰赏识其才，推荐给武则天，累迁官为御史中丞。武后病重，宰相张柬之谋诛张氏兄弟，桓彦范、崔玄暐、敬仲晔等参与策划。后以禁军攻入玄武门，掌控大内，诛张昌宗、张易之，武则天退位，唐中宗复辟，史称神龙革命，又称神龙政变。五名大臣各有封赏；张柬之封为汉阳郡王；崔玄暐博陵郡王；敬晖平阳郡王；袁恕己南阳郡王；桓彦范扶阳郡王。彦范赐姓韦，与韦皇后合谱联宗。彦范看唐中宗懦弱，大权由韦皇后与男宠武三思等人掌