Năm 125, ngày 30 tháng 4, Hán An Đế đi du ngoạn ở Giang Nam, đến Uyển Thành mắc bệnh rồi băng hà khi mới 31 tuổi. Ông được truy phong miếu hiệu là Cung Tông (恭宗), thụy hiệu là Hiếu An hoàng đế (孝安皇帝), an táng tại Cung lăng (恭陵).

Hán An Đế chỉ có duy nhất Lưu Bảo là con trai, nhưng Diêm hậu sợ Lưu Bảo sẽ trả thù mình, nên cùng anh là Diêm Hiển lập một người trong hoàng tộc là Bắc Hương hầu Lưu Ý kế vị. Diêm hậu trở thành Thái hậu, lâm triều xưng chế.