室町幕府4代管領。
兄・頼之の管領就任に伴ってその補佐に務め、南朝から北朝に降った楠木正儀の救援や橋本正督征討に従軍している。兄が斯波義将を中心とする康暦の政変で失脚すると、摂津守護を解任され兄と共に四国へ下るが、のちに赦免され復帰した。元中8年/明徳2年（1391年）4月、斯波義将に代わり管領となる。同年の明徳の乱では兄と共に参戦した。
頼元以後、細川京兆家は三管領の一つとして室町幕府の管領を務める家柄となり、当主は従四位下右京大夫に代々任ぜられるようになる。