少有清操,恬静谦退,深得
桓玄喜爱。初拜秘书丞,历任
秘书监,迁
中书令,转吏部尚书。随桓玄逃奔江陵,桓玄死后,归降晋廷。以祖父桓冲忠诚王室,特全生命,徙于
新安郡。
义熙三年(407年),东阳
知府殷仲文反叛,拥立桓胤为桓玄嗣子,事觉伏诛。
桓胤年轻已有高尚节操,在当时与琅邪王氏的
王谧及太原王氏的王绥齐名。桓胤继承父亲
桓嗣的爵位丰城县公,虽然出身当时权重华贵的门阀,但自己却以恬静谦退见称。
桓胤初拜秘书丞,多次升迁后至中书郎、
秘书监。桓胤因受堂
叔父桓玄钦敬和疼爱,故于
元兴二年(403年)以桓胤为
中书令。同年桓玄篡位称帝,以桓胤为吏部尚书。次年三月,
宋武帝举兵讨伐桓玄。桓玄兵败,从
建康西走江陵,桓胤生死跟随。直至桓玄于五月败死,桓胤才向晋廷归降。
义熙三年(407年),时任东阳
知府的
殷仲文感到不得志,待薄了江州刺史
何无忌,故此何无忌就向刘裕说:“桓胤、殷仲文是心腹之患,
南燕慕容超对比起来不足为忧呀。”闰二月,
宋武帝手下将领
骆冰因谋反而被杀,其父骆球与殷仲文、殷叔文等皆以谋反罪而被诛杀,而桓胤亦被指是殷仲文阴谋拥立的
桓玄继承者,遭到杀害。
楚宣武帝桓温生六子二女:桓熙、
桓济、桓、桓、
桓伟、楚武悼帝桓玄、次女桓伯子(嫁王愉)、某女桓氏(嫁王裕之)。