Sau này Đường Túc Tông khôi phục hai kinh, trở về Trường An. Nhân một hôm, Lý Bí tâu với Túc Tông về oan ức của Kiến Ninh vương. Hoàng đế nói:"Đàm muốn giết anh. Trẫm vì đại kế xã tắc, không thể không trừ".

Lý Bí thưa:"Kiến Ninh vương nếu có lòng như thế, thì Quảng Bình vương đã vô cùng căm giận rồi. Nay mỗi lần nói chuyện với thần, Quảng Bình vương đều nhận là oan uổng, thường sa nước mắt. Huống chi bệ hạ lúc ấy còn muốn dùng Kiến Ninh Vương làm nguyên soái, thần xin dùng Quảng Bình Vương. Nếu như Kiến Ninh Vương có ý giết anh, thì phải rất ghét thần mới đúng, nhưng ngay hôm đó, lại khen thần tận trung, ngày càng thân thiết. Cứ như thế cũng đủ thấy tấm lòng Kiến Ninh vương ra sao".

Thượng sa nước mắt nói:"Trẫm biết mình đã sai. Nhưng việc trót lỡ rồi, sao sửa được".

Bí đáp:"Bệ hạ có nghe Hoàng đài qua chưa? Cao Tông Thiên Hoàng bệ hạ có tám người con trai, Thiên Hậu sinh được bốn vị, Duệ Tông tổ phụ bệ hạ là nhỏ tuổi nhất. Con trưởng là Hoằng được phong Thái tử, là người anh minh nhân hiếu. Thiên Hậu có ý lâm triều xưng Chế, giết Hoằng đi, lập con thứ là Hiền. Hiền do việc đó mà ưu sầu, mỗi lần lên triều không dám nói gì, sau đó thì sáng tác nhạc chương mong cảm ngộ Thượng và Hậu. Lời nhạc có hai câu là: Lần đầu hái một quả dưa/Lần sau quả nữa, dễ chưa vừa lòng? Nhưng về sau Hiền cũng bị Hậu bài xích rồi chết ở Kiềm Trung. Nay Bệ hạ đã hái một quả rồi, xin đừng hái thêm nữa"[1].

Khi đó, Trương Hoàng hậu rất gờm công lao của Quảng Bình vương, thường hay gièm pha, nên Lý Bí cố tình nói vậy để nhắc nhở.

Năm 762, Đường Đại Tông Lý Thục lên ngôi. Do nhớ đến công lao của Lý Đàm, Đại Tông cho truy tặng ông tước vị Tề vương (齊王).

Năm Đại Lịch thứ 3 (769), có chiếu nói ông trong lúc gian nan thủ định đại mưu, có công trung hưng, truy phong Thừa Thiên hoàng đế (承天皇帝)[1][6]. Bài vị của ông đưa vào thờ chung với Phụng Thiên hoàng đế Lý Tông - con trưởng của Đường Huyền Tông.

Khi trước, Lý Bí xin gia tặng danh hiệu cho Lý Đàm, Đại Tông hỏi:"Đàm vốn trung hiếu nhưng lại chết bởi lời gièm. Nay muốn truy là Hoàng đế, có được không?"

Lý Bí nói:"Những năm Khai Nguyên, các con Duệ Tông đều được truy tặng Thái tử".

Sau đó, Đại Tông bèn quyết định truy phong đế vị, sai sứ nghênh quan tài ông từ Bành Nguyên về triều.