Năm Cao hậu thứ 8 (180 TCN), tháng 7, Lã Thái hậu mắc bệnh nặng. Biết mình không qua khỏi, bà phong cháu Lã Lộc làm Thượng tướng quân thống lĩnh Bắc quân, cho Lã vương Sản làm Tướng quốc thống lĩnh Nam quân, khống chế lực lượng hộ vệ trong hoàng cung. Bà nói với con em họ Lã: 「"Sau khi bình định thiên hạ, Cao Tổ có giao ước với các quan đại thần: 'Ai không phải họ Lưu mà làm Vương thì thiên hạ cùng đánh nó'. Nay họ Lã làm Vương thì các quan đại thần không chịu. Nếu ta chết đi, Hoàng đế còn ít tuổi, sợ các đại thần gây biến loạn. Hai ngươi phải cầm quân giữ lấy cung, chớ có đi theo đám tang, đừng để cho người nào áp chế mình"」[48][49].

Ngày 30 tháng 7 (tức ngày 18 tháng 8 dương lịch) năm đó, Lã Thái hậu băng hà, chung niên thọ chừng 61 tuổi. Thụy hiệu của bà án theo thụy của Cao Tổ, là Cao Hoàng hậu (高皇后), nên sử gia thường gọi là [Cao hậu] hay [Hán Cao hậu]. Bà được hợp táng tại Trường lăng (長陵) cùng Hán Cao Tổ.

Sau khi Lã Thái hậu qua đời, triều đình nhà Hán bắt đầu đại loạn, gọi là Loạn chư Lã. Trong từng bước gầy dựng thế lực của họ Lã, Lã Thái hậu đã đụng chạm không ít các hoàng thân của nhà họ Lưu, khiến họ Lưu và họ Lã xích mích nhau, nên trước khi qua đời Lã Thái hậu đã cố gắng dàn xếp bằng cách ban hoàng kim ngàn cân cho các chư hầu toàn quốc, lại cho Lã Lộc và Lã Sản tước vị Tướng quốc, cho con gái Lã Lộc làm Hoàng hậu, cốt là để làm chỗ dựa cho họ Lã. Tuy nhiên, hai người cháu của Lã Thái hậu, cũng là đứng đầu khi ấy của dòng họ là Lã Lộc và Lã Sản không phải là đối thủ của các đại thần khai quốc nhà Hán như Trần Bình, Chu Bột. Bên ngoài có Tề vương Lưu Tương khởi binh, bên trong có hai người Trần, Chu đã làm binh biến, đã tiến hành thành công giết hết các tướng họ Lã mà Lã Thái hậu dựng lên để lấy lại thiên hạ cho họ Lưu.

Vì không muốn hình ảnh Lã Thái hậu tiếp tục tồn tại, các giai cấp thống trị họ Lưu đồng lòng cho rằng Hậu Hán Thiếu Đế, cùng hai con thứ xuất của Hán Huệ Đế Lưu Doanh đều là giả mạo, bèn tiến hành phế bỏ và giết hại. Sau khi tiến hành tàn sát Hoàng đế do Lã Thái hậu lập nên, các thế lực họ Lưu kiên quyết chọn một người không có nhà mẹ mạnh để lên ngôi, sau khi cân nhắc cháu đích tôn của Cao Tổ là Tề vương Lưu Tương không được vì nhà mẹ quá ác độc, thì họ bàn ra rằng: "Nhà họ Bạc, mẹ Đại vương Hằng, con thứ tư của Cao Tổ, là người hiền đức, nên lập lên ngôi". Do đó, Đại vương Lưu Hằng được lập làm người kế vị, tức là Hán Văn Đế[50].

Gần cuối đời nhà Tân của Vương Mãng (9 SCN – 23 SCN), thi hài của Lã hậu bị phiến quân khởi nghĩa Xích Mi mạo phạm khi cướp phá Trường lăng. Thời Hán Quang Vũ Đế Lưu Tú - người đã lật đổ Vương Mãng, khôi phục nhà Hán, Bạc phu nhân được tôn làm ["Cao Hoàng hậu"] thay thế và được hợp táng cùng Hán Cao Tổ. Còn Lã hậu thì bị truy phế, phần mộ bị dời ra khỏi Trường lăng.