1180年，皇帝曼努埃尔一世去世，他10岁的儿子阿莱克修斯二世继位并由他的母亲玛丽皇太后摄政。但她的拉丁裔的出身背景普遍引起拜占庭的希腊人民的敌视，他们厌恶被来自外乡的女人所统治，以及曼努埃尔生前对西欧人的友好也令许多希腊人不满，玛丽的摄政政府也无力阻挡四面八方的外来侵略，导致政局益发紧张。混乱的政局让安德洛尼卡有机会夺取皇位。1182年，他离开隐退地带领一支临时拼凑起来的军队前往君士坦丁堡，队伍中更有穆斯林士兵的加入。叛军沿路几乎没有遇到任何抵抗便抵达与君士坦丁堡隔海峡相望的迦克墩，而受命封锁博斯普鲁斯海峡的拜占庭海军指挥官大将军安德洛尼卡·康多提斯法诺斯和安德洛尼卡·安杰洛斯将军两人在关键时刻叛变投靠安德洛尼卡一方，使安德洛尼卡的军队得以轻易地进入首都。
伴随安德洛尼卡的到来，太后玛丽的亲西方的摄政政府被推翻，君士坦丁堡内很快爆发了拉丁大屠杀，大量西方拉丁人遭到支持安德洛尼卡的愤怒市民们的疯狂泄愤，当时拉丁人实际控制了帝国的经济是诱发杀戮的主因之一，而安德洛尼卡也任由屠杀自由发展。安德洛尼卡随即掌握实权，尽管阿莱克修斯二世的姐姐玛丽亚·科穆宁娜支持安德洛尼卡的介入，但他仍安排宦官把玛丽亚和她的丈夫孟菲斯的雷尼埃毒死。不久之后，安德洛尼卡将玛丽太后关入监狱，随即强迫年幼的阿莱克修斯二世亲自签发将他母亲玛丽处决的诏书，并胁迫阿莱克修斯二世于教堂的露台上向人群宣布任命安德洛尼卡为共治皇帝，此后不久阿莱克修斯二世便被安德洛尼卡一世的朝臣们用弓弦勒死，尸身被抛入大海。
1183年，65岁的安德洛尼卡与法兰西王国的国王路易七世与其第三任妻子香槟的阿黛勒所生的女儿、原本与阿莱克修斯二世订婚的年仅12岁的法兰西的阿格尼斯结婚。1183年11月，安德洛尼卡将他年轻的儿子约翰·科穆宁加冕为共治皇帝。1184年，一名威尼斯共和国的大使造访君士坦丁堡，双方达成协议，拜占庭将支付1500枚金币，用以赔偿1171年时曼努埃尔皇帝采取的行动给威尼斯人带来的损失。
安德洛尼卡统治时期的特点以他严厉、可怕的作风而闻名，他决心以高压手段来铲除皇位潜在竞争对手们及自阿莱克修斯一世以来掌管地方军政的土地贵族的权力。安德洛尼卡一反其前任曼努埃尔一世时期对封建大贵族的放纵，他雷厉风行地制止当时腐败的风气，尤其严惩贪污渎职。连他的敌人也不得不承认他在帝国各省的改革措施有立竿见影的成效。但安德洛尼卡很快变得越发偏执和残忍，帝国在他的治理下陷入恐怖状态。1185年9月，他下令处决所有与外国势力勾结的囚犯以及他们的家人，其过于残酷的做法导致贵族阶层激烈反抗，数几次起义试图推翻他的统治，加上安德洛尼卡对拉丁人不当的政策导致西方诸国对拜占庭帝国强烈敌视，种种原因致使拜占庭上下如同一盘散沙，地方势力开始寻求自保，反而削弱了帝国原本坚实的军事力量。
帝国不稳的局势导致诺曼西西里国王古列尔莫二世趁乱入侵。古列尔莫率领200艘船舰与包括5000名骑士在内的总共80000名士兵从伊庇鲁斯登陆，并一路进军，攻陷北希腊重镇塞萨洛尼基，城破后的洗劫和杀戮造成7000多名希腊人的死亡。安德洛尼卡匆匆组织由五支队伍拼凑成的军队前去阻止西西里的大军抵达君士坦丁堡，但他的部队未能成功阻止古列尔莫的攻势而被迫撤退到城市外围的山丘。此外安德洛尼卡组建了一支由100艘船只所组成的舰队来阻止诺曼人的海军进入马尔马拉海。直到1186年下任皇帝伊萨克二世继位后，拜占庭军队才打退诺曼人的入侵。
安德洛尼卡一世试图消灭贵族的计划几近成功，但在他离开首都的期间，他的副手史蒂芬·哈吉奥克里斯托夫莱斯采取行动试图逮捕被质疑不忠于皇帝的阿莱克修斯一世之女狄奥多拉的后代伊萨克·安格洛斯伊萨克拒捕并杀死史蒂芬逃往圣索菲亚大教堂避难，他向民众呼吁反抗安德洛尼卡的暴虐统治，骚乱很快在整座城市中蔓延开来，伊萨克·安格洛斯在市民的拥戴下登基为伊萨克二世。
当时不在君士坦丁堡的安德洛尼卡回到首都时才发现自己的统治已被推翻。虽然安德洛尼卡试图与他的妻子阿格尼斯以及情妇乘船逃跑，但仍在船上被生擒。伊萨克二世将其交给愤怒的民众处置，他整整承受了三天暴民们的愤怒和宣泄，在那段时间里，安德洛尼卡被绑在一根柱子上殴打，他的右手被砍掉，牙齿和头发被拔光，一只眼睛被挖出，英俊的脸庞则被滚水烫烂。最终在1185年9月12日，他被带往君士坦丁堡竞技场，绑住双脚倒挂在两根柱子之间，两名拉丁裔的士兵争相竞赛看谁能用剑刺他刺得更深，当他咽气时，身躯已然被撕裂。然而另有部分说法认为安德洛尼卡虽被认为已去世，但实际上幸存下来并设法逃到塞浦路斯岛。在收到安德洛尼卡去世的消息后，他的儿子共治皇帝约翰也在色雷斯被军队杀害。
安德洛尼卡是最后一名科穆宁王朝的拜占庭皇帝，日后他的两个孙子阿莱克修斯一世与大卫·科穆宁在1204年共同创立了特拉比松帝国，他们自称为“梅加斯·科穆宁”，即“大科穆宁”之意。
安德洛尼卡一世正式结婚过两次，同时也拥有为数众多的情妇，他与姓名不详的第一任妻子间育有三个孩子，分别是：
曼努埃尔·科穆宁（1145年－1185年后）：他并不支持父亲夺取拜占庭帝国皇位的作法，由于他的反对以及为了实现AIMA预言，曼努埃尔因此未被安德洛尼卡一世任命为接班人，仅被授予至尊者的头衔。然而，在其父被杀害后，他也被新政权刺瞎双眼，之后便消失于历史纪录中。他与格鲁吉亚王国公主鲁苏丹的婚姻生下阿莱克修斯一世和大卫·科穆宁二子，两人为特拉比松帝国的共同创始者，也是科穆宁王朝灭亡后，当时科穆宁家族仅存的正统男性后裔。
约翰·科穆宁（1159-1185）：他在流亡期间陪伴着父亲，安德洛尼卡一世登上皇位后，约翰于1183年11月被加冕为共治皇帝。当安德洛尼卡被推翻后他也在1185年9月被处决。
玛利亚·科穆宁娜（生于约1166年）：1182年她嫁给了狄奥多尔·西纳底诺斯，但狄奥多尔于婚后不久便去世；她再嫁的第二任丈夫于1185年捍卫都拉齐翁对抗诺曼人的战役中，其丈夫的贪婪和百姓的恐惧致使这座城市陷落。安德洛尼卡一世政权垮台后玛利亚和她丈夫的命运未知。
他和侄女狄奥多拉·科穆宁娜生有以下两个孩子：
阿莱克修斯·科穆宁（1170年－约1199年）：他的早年生活后世所知甚少，1185年他逃往格鲁吉亚，并与当地的贵族女子结婚。安德洛尼卡什维利家族声称是他的血脉，此外他也可能是阿拉斯坦尼里统治者们的祖先。
伊琳娜·科穆宁娜（生于1171年）：她于1183年10月与皇帝曼努埃尔一世的私生子，受封至尊者的阿莱克修斯·科穆宁结婚，她的丈夫后来参与反叛安德洛尼卡一世的阴谋，事件被揭发后遭到刺瞎双眼和监禁的刑罚，伊琳娜则进入修道院。
他的与法兰西的阿格尼斯的第二次婚姻，以及其他情妇间未生下任何子嗣。
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