Năm Cảnh Long thứ 4 (710), tháng 6, Đường Trung Tông Lý Hiển đột ngột băng hà, triều chính rơi vào tay Vi hậu, người muốn một tay thao túng và trở thành Võ Tắc Thiên thứ hai. Trong lúc Vi hậu đang liên lạc với lực lượng trong dòng họ và thân tín của mình để thực hiện binh biến, thì Thượng Quan Uyển Nhi và Thái Bình công chúa đã cùng bí mật hợp tác soạn thảo một đoạn mật chiếu, lập Lý Trọng Mậu làm Hoàng thái tử kế thừa Hoàng vị, để Tương vương Lý Đán phụ chính, còn Vi hậu làm Hoàng thái hậu, tiến hành nhiếp chính.

Thế lực cân bằng, nhưng Tể tướng Tông Sở Khách (宗楚客) cùng Vi Ôn (韦温) khuyên Vi hậu tiến hành sửa di chiếu, để đoạt quyền như Võ Tắc Thiên khi xưa[18]. Biết được tin này, Lâm Tri vương Lý Long Cơ - con trai Tương vương cùng Thái Bình công chúa thương nghị, quyết định ra tay trước. Ngày 21 tháng 7 cùng năm, Lý Long Cơ phát động chính biến, đánh vào cung, giết chết An Lạc công chúa và Vi hậu cũng như toàn bộ đồng đảng của bà ta. Cùng ngày hôm ấy, Lý Long Cơ cùng Thái Bình công chúa tôn Lý Đán lên ngôi, tức Đường Duệ Tông[19].

Khi đó, Thượng Quan Uyển Nhi dẫn cung nhân ra nghênh đón. Sau đó, bà đưa chiếu thư mà mình soạn cùng Thái Bình công chúa cho Lưu U Cầu (劉幽求) xem, chứng minh mình cùng phe với tôn thất Lý Đường. Nhưng Lý Long Cơ lại không đồng ý, khăng khăng ban chiếu giết Thượng Quan Uyển Nhi. Lúc bấy giờ, bà gần 46 tuổi[20].

Năm Cảnh Vân nguyên niên (710), ngày 24 tháng 8, Đường Duệ Tông khôi phục danh hiệu Chiêu dung cho Thượng Quan Uyển Nhi. Sang năm thứ 2 (711), ban thụy hiệu là Huệ Văn (惠文). Theo Đường hội yến (唐会要) ghi lại, thì việc bà khôi phục Chiêu dung và ban thụy hiệu là diễn ra cùng lúc năm Cảnh Vân thứ hai. Tuy nhiên tháng 9 năm 2013, lăng mộ Thượng Quan Uyển Nhi được khai quật, trên mộ có ghi "Cố Chiêu dung Đại Đường", có thể xác nhận mộ được hoàn thành vào tháng 8 cùng năm, tức sau khi Uyển Nhi chết không lâu đã được khôi phục danh hiệu Chiêu dung, chứ không phải sau khi bà mất đến 2 năm[21].

Theo y chế, bà được an táng theo lễ Chiêu dung ở huyện Hàm Dương, Ung Châu. Việc bà bị Lý long Cơ xử tử dù đã quy hàng khiến Thái Bình công chúa vô cùng tiếc thương, phái người đi lễ tế, suất tiền vàng cùng 500 thớt lụa quý[22]. Khai Nguyên năm thứ nhất, Lý Long Cơ (có thuyết nói là Thái Bình công chúa) đã phái người thu gom những tác phẩm thơ văn của Thượng Quan Uyển Nhi, biên tập thành hai mươi cuốn Đường Chiêu Dung Thượng Quan Thị văn tuyển tập[23].