Fatih Sultan Mehmet'in oğullarından biridir. Babasının yerine geçemeyince kardeşi II. Bayezid ile savaşmış ve sonra da Rodos şövalyeleri tarafından kandırılarak esir edilmiştir. Fransa'da esaret çekerken ölmüştür.
3 Mayıs 1481'de Fatih Sultan Mehmet'in ölümü üzerine Amasya'da bulunan Şehzade Bayezid ve Konya'da bulunan Cem Sultan'a haberciler gönderildi. Ancak Cem Sultan'a gönderilen haberci, yolda Şehzade Bayezid'in kayınbabası ve Anadolu Beylerbeyi olan Sinan Paşa tarafından yakalandı. Cem Sultan, babasının vefatını dört gün sonra öğrenebildi. Duruma kızan Yeniçeriler ayaklanıp sadrazam Karamanlı Mehmed Paşa'yı öldürdüler ve Şehzade Bayezid'in, istanbul'da bulunan oğlu Korkut'u saltanat naibi ilan ederek onu taht'a çıkardılar. Şehzade Bayezid, istanbul'a varır varmaz devlet idaresini eline aldı.
Cem Sultan ise 4000 kadar askeriyle birlikte 27 Mayıs 1481'de inegöl önlerine geldi. Sultan ikinci Bayezid, Ayas Paşa idaresindeki bir orduyu Cem Sultan'ın üzerine gönderdi. 28 Mayıs'ta yapılan savaşı kazanan Cem Sultan Bursa'da padişahlığını ilan etti. Kendi adına hutbe okutarak para bastırdı.
Sultan II. Bayezid'e bir mektup gönderen Cem Sultan, Osmanlı topraklarını eşit olarak paylaşmayı teklif etti. Sultan II. Bayezid, ordusuyla birlikte Cem Sultan'ın üzerine yürüdü. Yenişehir Ovası'nda yapılan savaşı kaybeden Cem Sultan, Konya'ya geldi. Oradan da yanına ailesini de alarak Kahire'ye, ve oradan da Hac mevsiminde Hicaz'a gitti.
Hac'dan sonra tekrar Kahire'ye gelen Cem Sultan, ağabeyi Sultan II. Bayezid'den bir mektup aldı. Bu mektupta, padişahlıktan vazgeçtiği takdirde kendisine bir milyon akçe ödeneceği belirtiliyordu. Ancak Cem Sultan bunu kabul etmedi. ikinci bir teklifi de geri çeviren Cem Sultan, tekrar ülkesine döndü.
27 Mayıs 1482'de Konya'yı kuşatan Cem Sultan, Sultan ikinci Bayezid'in yaklaşması üzerine kuşatmayı kaldırarak Ankara'ya gitti. Oradan da tekrar Mısır'a gidecekti, ancak yollar tutulmuştu. Bu sırada Rodos şövalyelerinden Pierre d'Aubusson onu Rodos'a davet etti. 29 Temmuz'da Rodos'a giden Cem Sultan, yapılan antlaşma gereğince istediği zaman adadan ayrılacağını düşünüyordu ancak şövalyeler buna hiçbir zaman izin vermediler ve Cem Sultan esir hayatı yaşamaya başladı.
Cem Sultan oradan, Fransa'ya gönderildi. Cem Sultan'ın Fransa'dan başka bir ülkenin eline geçmesini Osmanlı Devleti açısından sakıncalı gören Sultan II. Bayezid, Fransa'ya bir elçi gönderek Cem Sultan'ın Fransa'da tutulmasını istedi.
Cem Sultan'ı kullanmak isteyenlerden birisi de Papa VIII. Innocentius idi. Papa, Cem Sultan'ı bahane ederek Osmanlılara karşı bir haçlı seferi düzenlenmesini istiyordu. Ancak bunda başarılı olamayınca Cem Sultan'a Hıristiyan olma teklifinde bulundu. Ancak Cem Sultan bunu kesinlikle reddetti.
Sultan Cem
in roma halkının fakirlerine para vermesi henüz insan sevgisinin tam oturmadığı avrupada Cem Sultan'ın bu hareketi taraftar toplama olarak karşılandı.
Cem Sultan ve kardeşi Mustafa'nın Bursa'daki TürbeleriCem Sultan vakası Osmanlı tarihinde Yıldırım Bayezid'in Timur'un elinde esir düşüp, demir kafese hapsedilmesinden sonra ikinci büyük hadisedir. Rumeli'den tekrar Osmanlı topraklarına gelmek isteyen Cem Sultan, 13 yıl esir hayatı yaşadı. En son Papa'nın elinden Fransız Kralı tarafından kurtarılmış, ancak büyük bir ihtimalle zehirlendiği için bir hafta içinde yolda vefat etmiştir.
Cem Sultan'ın bakım masrafları için Papa, Sultan ikinci Bayezid'den yılda 40.000 altından fazla para kopartmayı başarmış, Cem Sultan'ı serbest bırakma tehditleriyle de Osmanlı fetihlerini durdurmuştu. Bu olay ileride Şehzade katli için de önemli bir mesnet teşkil etmiştir.
Cem Sultan, 25 Şubat 1495'de vefat etti. Sultan II. Bayezid bu olaya çok üzüldü ve üç gün yas ilan etti ve Cem Sultan'ın gıyabında cenaze namazı kıldırdı, Cem Sultan'ın naaşını alabilmek için uğraştı.
Vefatından 4 yıl sonra 1499 yılının Ocak ayında Cem Sultan'ın cenazesi Osmanlı topraklarına getirilerek Bursa'da kardeşi Şehzade Mustafa'nın yanına gömüldü.
