Năm Minh Đạo thứ 2 (1033), tháng 3, sau khi trở về từ Thái miếu, Lưu Thái hậu bệnh nặng. Tống Nhân Tông lo lắng, sai người tìm danh y trong nước đến chữa trị cho Lưu Thái hậu. Trước khi qua đời, bà cho khôi phục lại chức quan của toàn bộ những người từng là đối thủ chính trị của mình, là Khấu Chuẩn, Tào Lợi Dụng cùng Đinh Vị[35].

Không lâu sau, ngày Giáp Ngọ, Hoàng thái hậu Lưu thị băng hà ở Bảo Từ điện (宝慈殿), thọ 65 tuổi. Bà để di chiếu, cho Nhân Tông tôn Dương Thái phi làm Hoàng thái hậu[36]. Lúc Lưu Thái hậu sắp mất, không nói được nữa, mà lấy tay chỉ vào y phục của mình. Sau khi Thái hậu mất, Tống Nhân Tông thăng điện khóc nức nở chuyện tang nghi, có hỏi vì sao Thái hậu lại chỉ vào y phục của mình, thì Tham chính Tiết Khuê nói là do Lưu Thái hậu mặc Cổn miện thì không thích hợp gặp Tống Chân Tông, nên Nhân Tông mới cho táng với trang phục dành cho Hoàng hậu[37]. Lưu Thái hậu lâm triều 11 năm, chính lệnh nghiêm minh, ân uy đều dùng. Bấy giờ có Tào Xước về Biện Kinh dâng ngàn đấu gạo để mong được nhiệm dụng. Lưu Thái hậu nói:「"Vương Tăng, Trương Tri Bạch, Lã Di Giản, Lỗ Tông Đạo bốn người đó đã từng dâng của cải dư thừa chưa"」[38].

Tháng 10 cùng năm, Nhân Tông đích thân dẫn quần thần làm lễ hạ táng Lưu Thái hậu. Bà được an táng trọng lễ cùng Chân Tông vào Vĩnh Định lăng (永定陵), truy tôn thụy hiệu là Trang Hiến Minh Túc Hoàng hậu (莊献明肃皇后). Theo lệ cũ, thụy hiệu của Hoàng hậu chỉ có 2 chữ, đến nay định ra việc ai từng xưng chế lâm triều, tắc có 4 chữ làm thụy[39].

Năm Khánh Lịch thứ 4 (1044), lễ quan tấu theo chế độ nhà Tống, thụy hiệu của Hoàng hậu thường lấy 1 chữ trong thụy của Hoàng đế làm một chữ cố định trong các loạt thụy hiệu của Hoàng hậu của Hoàng đế ấy, như Thái Tổ là chữ ["Hiếu"; 孝], Thái Tông là chữ ["Đức"; 德]. Nay tấu xin đổi thụy của các Hoàng hậu của Chân Tông, vì chữ ["Trang"] không có trong thụy của Chân Tông, nên đề nghị đổi cho các Hoàng hậu của Tống Chân Tông thành ["Chương"] để hợp quy tắc. Do đó, Tống Nhân Tông cho đổi thụy hiệu của Lưu hậu thành Chương Hiến Minh Túc Hoàng hậu (章献明肃皇后). Năm thứ 5 (1045), đưa thần chủ của Chương Hiến, Chương Ý (tức Lý Thần phi) thăng phụ Thái Miếu thất của Chân Tông, đó là theo lệ của Ý Đức, Minh Đức, Nguyên Đức tam vị Hoàng hậu của Tống Thái Tông[40].