史丹对刘奭忠心耿耿，随着汉元帝刘奭即位，他也步步高升，受封武阳侯
汉元帝还是太子的时候，史丹就随从左右。汉元帝即位后，皇帝依旧信任史丹，命史丹护卫太子一家，史丹很是忠心耿耿。
建昭年间，汉元帝生病，不喜欢处理朝政，只对音乐感兴趣。后宫嫔妃和左右侍从都没有精通音乐之人，而汉元帝和傅昭仪的儿子定陶王却对此颇有研究，皇帝很是受用，一直赞叹定陶王的才能。史丹便为太子说话，进谏说：“皇太子聪明而且好学，并且能够温故而知新，这才是有才能的人。只懂点乐器声律那不能算是有才能。当下最懂得音律的陈惠和李微，你说他们有才能，但是他们就不能担任丞相之职。”汉元帝听史丹这样说，笑了笑。
皇帝的身体越来越不好，常在身边侍候的是定陶王和傅昭仪，而皇后和太子却很少见到皇帝。于是，史丹趁着进宫探视皇帝的机会，拜见皇帝，哭泣着对皇帝说：“皇上立太子已经十多年了，受到百姓的尊重，天下归心。而现在定陶王深受皇帝的喜爱，民间便有另立太子的言论。如果真的是这样，臣一定会以死抗争的。”皇帝听后，大为感动，表示自己不会违背先帝的旨意而另立太子的。同时，汉元帝嘱托史丹今后要好好地辅佐太子。
史丹以死护卫太子，太子即位后，也对史丹多有照顾。史丹步步高升，官至左将军、光禄大夫，受封为武阳侯。