Năm Minh Đạo thứ 2 (1033), tháng 3, ngày Giáp Ngọ, sau khi trở về từ Thái miếu, Hoàng thái hậu Lưu thị băng hà ở Bảo Từ điện (宝慈殿), thọ 65 tuổi. Sau khi Lưu Thái hậu băng, Dương Thái phi nói với Nhân Tông:「"Lưu hậu không phải sinh mẫu thật sự của Quan gia, mẫu thân của ngài là Lý Thần phi đã qua đời"」[8]. Tống Nhân Tông lúc này mới biết Lưu Thái hậu không phải mẹ mình, lại càng là người mà mình xem như không thân thích gì trước khi chết là Lý Thần phi, nên sinh bệnh ốm nặng, mấy ngày không thể thượng triều, cũng hạ chiếu tự trách.

Lúc này, Yên vương Triệu Nguyên Nghiễm tiết lộ sự thật về thân thế của Lý Thần phi, nói rằng Lưu Thái hậu đã cướp Nhân Tông về làm con mình, bỏ rơi Lý Thần phi ở trong cung thất sủng, Yên vương còn nói rằng Lưu Thái hậu có thể đã hạ độc chết Lý Thần phi[9]. Tống Nhân Tông kinh hoàng, sai quân lính bao vây phủ của nhà họ Lưu, còn mình đích thân tới nơi chôn của Lý Thần phi. Khi khai quật và bật nắp quan tài, phát hiện xác của Thần phi đã bao trùm bởi thủy ngân, dung nhan vẫn rất nguyên vẹn trước khi mất, lại mặc trang phục của bậc Hậu. Tống Nhân Tông bèn cảm thán:「"Chuyện thiên hạ nói, sao có thể đáng tin a!"」[10]. Sau đó, Nhân Tông quỳ trước linh cữu Lưu Thái hậu, khóc nói:"Tự nay về sau, Đại nương nương cả đời trong sạch!"[11]. Đối với chuyện này, Tống Nhân Tông cả đời về sau đều không muốn nhắc lại, cũng không cho người khác thêu dệt về Lưu Thái hậu, còn ban cả chiếu chỉ chỉ điểm thiên hạ[12]. Sự kiện này được gọi là Nhân Tông nhận mẫu (仁宗認母), về sau cứ lưu truyền trong dân gian, được thêu dệt đủ kiểu tình huống.

Về sau, Tống Nhân Tông truy phong Lý Thần phi làm Hoàng thái hậu, lấy thụy hiệu là Trang Ý (壯懿). Do Lưu Thái hậu chưa từng bạc đãi Lý Thái hậu, Nhân Tông không truy cứu bất kỳ điều gì về chuyện xảy ra năm xưa nữa, chỉ chú tâm an táng tử tế cho Lý Thái hậu và Lưu Thái hậu, hợp táng cùng Tống Chân Tông ở Vĩnh Định lăng. Thần chủ của bà là Phụng Từ miếu (奉慈廟), sau ở trong Cảnh Linh cung (景靈宮) xây một thần ngự điện, gọi là Quảng Hiếu điện (廣孝殿), thờ chuyên biệt linh vị của Lý Thái hậu. Những năm Khánh Lịch (1041 - 1048), thụy hiệu của Lý Thái hậu được cải thành Chương Ý (章懿), cùng Lưu Thái hậu thăng phụ thần vị lên Thái miếu[13]. Để bày tỏ lòng hiếu đối với người mẹ quá cố, Nhân Tông còn trọng dụng em trai bà là Lý Dụng Hòa, phong làm Tiết độ sứ của Chương Tín quân (彰信軍), kiêm Kiểm giáo Thị trung (檢校侍中), muôn phần thiện đãi. Ông còn quyết định gả con gái lớn là Phúc Khang công chúa (福康公主) cho con trai của Lý Dụng Hòa là Lý Vĩ (李瑋)[14].