Năm 141 TCN, ngày 9 tháng 3, Hán Cảnh Đế Lưu Khải giá băng ở Vị Ương cung (未央宮), hưởng dương 47 tuổi. Ông được tôn là Hiếu Cảnh hoàng đế (孝景皇帝), an táng tại Dương Lăng (阳陵). Thái tử Lưu Triệt 16 tuổi lên nối ngôi, tức là Hán Vũ Đế.

Cũng như trường hợp cha ông là Hán Văn Đế, thời kỳ của ông được chia ra 3 phần là do đời sau đặt, còn niên hiệu chính thức thật sự chỉ từ thời Hán Vũ Đế mới được hình thành. Thời gian trị vì của ông chia làm 3 phần:

1. Tiền Nguyên (前元; 156-150 TCN).
2. Trung Nguyên (中元; 149-144 TCN).
3. Hậu Nguyên (後元; 143-141 TCN).