Fatih Sultan Mehmed’in küçük oğludur. Babasının ölümü üzerine tahta çıkan ağabeyi Sultan II. Bayezid’in sultanlığını kabul etmeyerek onunla mücadeleye başlamıştır.
Cem’in Bursa’ya yürüdğünü duyan Sultan Bayezid, üzerine, Ayas Paşa komutasında bir kuvvet göndermiştir. Yapılan savaşta Cem sultan galip gelmiş, Bursa’ya girmiş ve burada padişahlığını ilan etmiştir. Ancak devletin ikiye bölünmesine razı olmayan Sultan Bayezid daha güçlü bir orduyla saldırarak Cem’i mağlup etmiştir. En yakın adamlarının da kendisini terkettiğini gören genç şehzade canını zor kurtarıp Konya’ya kaçmıştır. Takip edildiğini öğrenince önce Adana’ya, daha sonra da Halep, Şam ve Kudüs yoluyla Mısır’a gitmiştir. Mısır’da Sultan Kayıtbay tarafından büyük bir merasimle karşılanan Cem Sultan aynı yıl içinde Hacca da gitmiştir. Geri dönüşünde kendisini yeniden mücadeleye davet eden Karamonoğlu ve diğer bazı beylerin teşviki ile Anadolu’ya geçmiştir. Ancak ağabeyinin gönderdiği ordu ile başa çıkamayacağını anlayınca mücadelesine Rumeli topraklarında devam etmeyi düşünüp, bunun için Rodos şövalyeleriyle anlaşmıştır.
Şövalyeler ise onu yanlarında tutmak karşılığında Sultan I I . Bayezid’den büyük miktarda para koparınca Cem’i Rumeli’ye geçirmemişlerdir. Bir süre Rodos’ta kalan genç şehzade daha sonra Fransa’ya, oradan da Vatikan’a götürülmüştür.
Kozların eline geçtiğini gören Papa, Osmanlı padişahı I I . Bayezid’le anlaşarak ve kendisinden büyük paralar alarak Cem Sultan’ı bir esir gibi yanında tutmaya başlamıştır. O’nun yeniden Mısır’a dönmek isteği de reddedilmiş, fakat Hıristiyan olmayı kabul ederse kendisine kardinallik verileceği söylenmiştir. Bu hayasızca teklifi şiddetle reddeden Cem Sultan büyük acı ve keder içinde hayatını sürdürürken, onu öldürmek ve Osmanlı padişahından daha büyük paralar almak isteyen Papa ve yakınları kendisini alçakça zehirlemişlerdir. Tesiri geç farkedilen bu zehir, Napoli’de bulunduğu sırada Cem Sultan’ı yatağa düşürmüş, yüzü, gözü ve boynu şişmeye başlamıştır. Nihayet 25 Şubat 1495 tarihinde, henüz 36 yaşında iken vefat etmiştir.
Yakın arkadaşları Celal ve Sinan Beyler dinî merasimi yerine getirmişler, şehzadenin cesedi tahnit edilmiştir.
Kardeşinin ölüm haberini alan Sultan II. Bayezid, bütün Osmanlı topraklarında gaip cenaze namazı kıldırmış, onun adına pek çok sadaka dağıtmış, ülkede üç gün yas ilan ettirmiştir.
Şehzadenin cenazesi dört sene kadar sonra Napoli’den nursa ya getirilerek daha once vefat etmiş olan ağabeyi Şehzade Mustafa’nın kabri yanına defnedilmiştir.
