Năm Hồng Đức thứ 27 (1496), bà cùng vua về Lam Kinh rồi mắc bệnh lỵ, Lê Thánh Tông và Thái tử Lê Tranh ngày đêm chầu chực bên giường bệnh, thuốc thang cơm nước tự nếm trước. Trong thì cúng tổ tiên, ngoài thì nghe dân chúng cầu khấn các thần không thiếu nơi nào. Khi Thái hậu không cử động được nữa, không mong cầu được, Thánh Tông tự đặt hiệu mà gọi rồi kêu khóc, Hoàng thái hậu vì thế cố mở miệng muốn nói mà không ra tiếng. Ngày 26 tháng 2, Thái hậu qua đời, thọ 75 tuổi. Lê Thánh Tông đau buồn, truy tôn bà làm Quang Thục hoàng thái hậu. Việc khâm liệm, phạm hàm đều do Hoàng đế tự làm, viết điếu văn, đặt quan tài ở điện để viếng, định tháng 10 rước về Sơn Lăng, nhưng Thánh Tông cũng băng hà nên chưa làm lễ an táng được[10][11].

Về sau, thụy hiệu của bà đầy đủ là Quang Thục Trinh Huệ Khiêm Tiết Hòa Xung Nhân Thánh hoàng thái hậu (光淑貞惠謙節和沖仁聖皇太后).