Sau khi Tùy Dượng Đế bị giết, Tiêu Hậu và các cung nhân không có ai giúp việc làm tang, đành tìm tạm quan tài gỗ cho ông, sau đó gần một năm, khi Hóa Cập bị diệt, Dượng Đế mới được chôn cất, nhưng không theo đúng lễ nghi thiên tử. Mãi đến năm 622, khi nhà Đường cơ bản đã thống nhất Trung Quốc, Đường Cao Tổ mới cho cải táng ông ở Lôi Đường theo lễ thiên tử, đặt thụy là Dượng Hoàng đế. Mộ phần của ông được di chuyển nhiều lần, và người ta nói rằng vì hành động vô đạo của ông nên nơi nào mà ngôi mộ được di dời tới đều sẽ bị sét đánh[91]. Sau thời nhà Đường, do chiến tranh khiến các công trình nằm trên lăng mộ bị phá hủy, nên không ai biết vị trí mộ phần của ông nằm tại đâu nữa.

Thời vua Gia Khánh đế nhà Thanh, ở tại thôn Hòa Nhị, trấn Hòe Tứ, khu Hán Giang, tỉnh Dương Châu có đại học sĩ Nguyễn Nguyên cho rằng có một gò đất ở đó là lăng của Dượng Đế, bèn xuất tiền tư ra tu sửa, tri phủ Dương Châu có dâng thư lên Thanh đình nói về mộ bi này. Lăng mộ này có diện tích 30.000m2, có cửa ra vào mộ và nhiều bức tường. Năm 1995, chỗ đó trở thành một di tích văn vật được bảo hộ trọng điểm của tỉnh Giang Tô.

Tuy nhiên đến tháng 4 năm 2013, báo chí rộ lên thông tin lăng mộ thực sự của Tùy Dượng Đế được khai phá ở huyện Hán Giang, Dương Châu, cách xa khu mộ ở thôn Hòa Nhị khoảng 6 km. Nguyên là trong quá trình người ta đào đất để xây dựng nhà ở thì phát hiện hai ngôi mộ. Một bia đá được tìm thấy ở bia mô phía tây đề dòng chữ Tùy cố Dượng Đế mộ chí, tức là lăng mộ của hoàng đế. Ngày 11 tháng 6 năm đó, đoàn khảo cổ của Trung Quốc xác nhận ngôi mộ thời Tùy Đường phát hiện được ở huyện Hán Giang, chính là mộ phần của Tùy Dượng Đế[92][93]. Còn ngôi mộ còn lại được cho là của Tiêu hoàng hậu hoặc phi tử nào đó của ông[94][95].

Ngôi mộ có kích thước là 4.98×5.88 mét, nhỏ hơn nhiều so với lăng mộ hoàng gia thời kỳ này. Lý do được các nhà khảo cổ học Trung Quốc chỉ ra có thể là do hoàng đế băng hà đột ngột khi đang ở Dương Châu, trong một đảo chính, và người ta không có thời gian để xây dựng một ngôi mộ lớn[94]. Ở phía Đông Nam hầm mộ của Tùy Dạng Đế là mộ của vợ ông, có cấu trúc tương tự. Viện trưởng Viện Khảo cổ thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Xã hội Trung Quốc cho biết: những dòng chữ khắc trên bài vị tìm thấy trong hầm mộ là chứng cứ chủ chốt chứng minh đây làn mộ Tùy Dạng Đế.

Phần trên của ngôi mộ bị hư hại do những ngôi nhà được đào móng xây dựng phía trên sau này, và có lẽ thời xưa đã từng có kẻ đào mộ. Không có quan tài hay hài cốt được tìm thấy trong ngôi mộ, nhưng một số đồ tạo tác đã được phục hồi, bao gồm một cặp cửa kim loại bằng sắt mạ vàng và một chuỗi ngọc bích trang trí bằng vàng[94]. Hầm mộ của Tùy Dạng Đế vẫn còn nhiều di sản quý hiếm được làm bằng ngọc, đồng, sắt, gốm, gỗ và gỗ sơn, như 4 vòng đập cửa mang hình đầu sư tử, nhiều hình động vật, binh lính… Trong đó, có 1 dây đai bằng ngọc và vàng được coi là di sản cực kỳ có giá trị. Theo Phó Giám đốc Sở Khảo cổ Dương Châu, đây là dây đai ngọc bích hoàn hảo nhất được tìm thấy ở Trung Quốc và chỉ người có địa vị cao nhất trong xã hội mới được dùng nó.

Ngôi mộ chỉ còn lại 2 chiếc răng, không còn di hài (do bị trộm đào mất, hoặc vì chôn ở vùng châu thổ sông Dương Tử nên bị phân rã do đất có a-xít). Tiến hành nhận dạng răng, các chuyên gia biết được chủ nhân của chúng là một người khoảng 50 tuổi, đúng tuổi của Tùy Dạng Đế khi ông bị giết. So với Tùy Dạng Đế, hài cốt của hoàng hậu ở ngôi mộ kia còn giữ được nguyên vẹn hơn. Các chuyên gia Trường Đại học Nam Kinh tiến hành phân tích, kết quả cho thấy đây là một người phụ nữ khoảng 56 tuổi, cao 1,5 mét. Thông số này khớp với những mô tả về Dạng Mẫn Hoàng hậu trong các sách lịch sử.