II. Gıyaseddin Keyhüsrev'in 1221 tarihinde dünyaya geldiği tahmin ediliyor. Babası I. Alaeddin Keykubad, annesi “Mahperi Sultan” olarak da bilinen Hunat Hatun. 1128 yılında Mengüçoğlu Beyliği'ni ortadan kaldırıp topraklarını ülkesine katan Alaaeddin Keykubat, onu Erzincan iline hükümdar atayarak atabeyi Mübarizeddin Ertokuş'la birlikte Erzincan'a gönderdi. hükümdarlığın ilk yıllarında Trabzon'u kuşattı. Babası, kendisinden küçük olan kardeşi İzzeddin Kılıç Arslan'ı veliahtlığa atamıştı ancak babasının 1237 yılında hayatını kaybetmesi üzerine Sadeddin Köpek önderliğindeki bazı emirlerin desteğiyle Türkiye Selçuklu tahtına Gıyaseddin Keyhüsvrev çıktı.
Kardeşinin tarafını tutan Harezm emirlerine karşı çabaya girişti; onları kendisini kabul etmek zorunda bıraktı. Dımaşk (Şam) ve Halep Eyyubi hükümdarları ile babasının zamanında yapılan tabiiyet anlaşmalarını yeniledi. Halep Eyyubi hükümdarının kızı ile evlenmek, kendi kız kardeşini ise onunla evlendirmek yoluyla akrabalık oluşturdu. Çok geçmeden diğer Eyyubi hükümdarları ve Artuklular da kendisine bağlı oldu. Keyhüsrev, saltanatının ilk yıllarında güvenmediği devlet adamlarını Sadeddin Köpek'in telkinleri ile birbir öldürdü, hatta eski veliaht İzzeddin Kılıçarslan ile annesi Adile Hatun'u da öldürttü ve Türkiye Selçuklu tahtı üzerinde hak iddia eden Sadeddin Köpek'i de 1239 yılında öldürttü. Daha önce yönetimde etkili olan emirlerin yeniden işbaşına geçmesiyle devlet eski düzenine kavuştu, dış ilişkileri düzeldi. Eyyubi melikleri, İznik'te hüküm süren Bizans imparatorları (İznik İmparatorluğu) ve Kilikya ile Mardin Artukluları II. Keyhüsrev'e bağlılıklarını sürdürdüler. 1240 yılında Diyarbakır, Türkiye Selçuklularının eline geçti.
Amasya'da bulunan Vezir Mühezzebüddin Ali Moğol komutanı Baycu Noyan'a gidip Selçukluları Moğollara vergi verir bağımlı bir devlet haline getiren ağır bir anlaşma imzaladı. Moğollarla barışın sağlanmasının ardından Konya'ya dönen sultan bundan sonra devlet işlerini bütünüyle veziri Şemseddin İsfahani'ye bıraktı. Vezir, Sultanın ailesini Moğollar'a teslim etmiş olan Ermeni Krallığı üzerine sefere çıkarak Tarsus'u kuşattı. Bu sırada Alâiye'de bulunan sultan, baktığı vahşi hayvanların ısırması sonucu hayatını kaybetti. Henüz yirmi beş yaşında idi. Cenazesi Kümbethane'ye defnedildi. Onun ölümü üzerine Selçuklu ordusu Tarsus kuşatmasını bırakıp Konya'ya geri döndü.