Năm 1 TCN, Hán Ai Đế vì tửu sắc quá độ nên qua đời khi mới 24 tuổi, ở ngôi được 6 năm, được truy thụy hiệu là Hán Hiếu Ai hoàng đế táng tại Nghĩa Lăng. Trong thời gian ở ngôi, ông dùng 3 niên hiệu:

• Tuy Hòa (7 TCN) [3]
• Kiến Bình (6 TCN - 3 TCN).
• Nguyên Thọ (2 TCN - 1 TCN).

Trước khi Ai Đế lên ngôi, họ Vương nắm quyền chi phối triều đình. Khi Ai Đế được lập, các ngoại thích mới nhà Ai Đế gồm họ Phó, họ Phó nổi lên tranh chấp quyền lực khiến họ Vương phải rút đi. Nhưng lúc Ai Đế qua đời, họ Vương nhanh chóng đoạt lại quyền hành.

Ai Đế chết không có con nối dõi, Vương Mãng cho lập con của Trung Sơn Hiếu vương Lưu Hưng là Lưu Khản lên ngôi, là Hán Bình Đế.