生平

伏湛年輕時繼承父親為儒者，教門生數百人。漢成帝時，因父親的功績，任命為博士弟子。經過五次進昇後，在王莽當皇帝時，任繡衣執法（新制繡衣御史）督察大奸命，後擔任後隊屬正（新制河南郡都尉）。

更始時期

更始帝即位，伏湛被任命為平原太守。伏湛孝順長輩厚待友人為人所知。赴任平原太守時，四方兵亂，伏湛教學不止。和平原百姓一起吃粗食，俸祿全賑濟故鄉，來客人一百餘家。門下督建議伏湛起兵割據，伏湛認為他行為惑眾，于是誅殺門下督，將其梟首，郡內安定。

光武時期

劉秀即位為光武帝，以伏湛名臣聲望，聘任他為尚書，主管恢復舊制。大司徒鄧禹西征進言光武帝伏湛堪任宰相，于是光武帝任命伏湛以司直兼行大司徒事。光武帝親征，常以伏湛擔任留守，總攝群司。建武三年（27年）三月，鄧禹辭任大司徒，伏湛繼任，封陽都侯。

赤眉軍投降後，光武帝親征漁陽郡彭寵。伏湛反對皇帝離開洛陽遠征漁陽，認為浪費人力物力，而成果不大，光武帝聽從，取消了親征漁陽。

伏湛的名聲在青州、徐州廣為人知，原赴任的平原郡周圍也是如此同様。當時，河北地方軍獲策軍部將徐少（徐異卿）受到漢軍攻打不降，說「願降司徒伏公」。光武帝派遣伏湛到平原，徐少于是投降。

伏湛認為修文德非常必要，最重要問題是禮樂政治教化。建武五年（29年）、上奏施行鄉飲酒禮。同年冬，光武帝親征齊王張步，伏湛留守洛陽。其間，在高廟舉行蒸祭，司隸校尉與河南尹在廟內爭論，伏湛在光武帝歸還後沒有報告，被問責罷免。建武六年（30年），伏湛被封為不其侯，食邑三千六百戶，到封地就任。

建武十三年（37年）夏，伏湛被召回洛陽，光武帝主持的宴席上伏湛中暑，不久病故。