Membro della dinastia Amoriana, figlio dell'imperatore Michele II e della sua prima moglie Tecla, nacque nell'813.
Nato nell'813, divenne imperatore nell'829 e nell'830 sposò Teodora Armena.
Le fonti evidenzano la sua saggezza di amministratore grazie alla quale riscì a risanare le finanze statali e il suo senso di giustizia nei confronti dei sudditi.
Continuò la politica iconoclasta del padre indicendo una dura persecuzione degli iconoduli.
Combattè contro gli Arabi riuscendo a riportare alcune vittorie in Cilicia nell'831 e, dopo quattro anni di tregua, nel distretto di Melitene e a Samosata ma nell'838 il califfo Mu'tassim entrò in Anatolia e distrusse Amorion, città d'origine della casata di Teofilo.
Nell'841 Teofilo stipulò una nuova tregua con Mu'tassim ma morì dopo pochi mesi, il 29 gennaio 842, lasciando l'impero al figlio Michele III sotto la reggenza di Teodora.
Teofilo e Teodora ebbero sette figli: Michele, Costantino, Tecla, Anna, Anastasia, Pulcheria e Maria.