Dục Đức tại vị được 3 ngày thì bị hai phụ chính đại thần Tôn Thất Thuyết và Nguyễn Văn Tường phế bỏ,[6] giam trong ngục Thừa Thiên, rồi mất sau đó không lâu.[7] Sau khi ép chết Tự quân, cả hai ông này lập người em của Tự Đức là Lãng Quốc công Nguyễn Phúc Hồng Dật lên kế vị, tức Trang Cung Văn Lãng Quận vương, con trai thứ 29 của Thiệu Trị trở thành Hoàng đế Hiệp Hòa.

Mùa thu, năm 1883, theo di chiếu, đình thần định tôn lập bà làm Hoàng Thái hậu. Nhưng chưa kịp tổ chức lễ, thì bà đã đến cung Gia Thọ lạy từ Thái hoàng Thái hậu Từ Dụ để xin ra chầu thờ ở Lăng Tự Đức và không dám nhận tôn hiệu thái hậu, vì xét thấy mình đã không làm tròn việc dạy dỗ tự quân (tức Dục Đức). Khi ấy, Hiệp Hòa ngỏ ý mời bà đến điện Cao Minh để bái yết và dâng cơm, nhưng bà không nhận mà đi thẳng ra Ôn Khiêm đường ở Khiêm Lăng. Sau khi hỏi ý kiến các tôn nhân và đình thần, tham khảo điển tích về các Hoàng tẩu thời nhà Tống bên Trung Quốc, Hoàng đế tôn bà là Khiêm Hoàng hậu (謙皇后).

Tháng 10, năm 1883, Hiệp Hòa cũng bị Tôn Thất Thuyết và Nguyễn Văn Tường giết chết [8], rồi tôn Kiến Phúc lên thay. Kể từ thời điểm đó bà được tôn là Hoàng Thái hậu, cùng với Thái hoàng Thái hậu Từ Dụ và mẹ nuôi của Kiến Phúc là Hoàng thái phi Nguyễn Văn thị, gọi là Tam cung. Tháng 6, năm 1884, vua Kiến Phúc băng hà đột ngột. Lập tức, Tôn Thất Thuyết và Nguyễn Văn Tường tôn Hàm Nghi lên thay. Tháng 3, năm 1885, Hàm Nghi chính thức cử hành lễ tấn phong Nghi Thiên Thái hoàng thái hậu, nhân đó muốn xin tôn phong huy hiệu cho Hoàng Thái hậu như đúng lễ nhưng bà không nhận.

Lúc xảy ra Trận Kinh thành Huế 1885, Hàm Nghi phải xuất bôn ra Quảng Trị, bà cùng chạy theo Nghi Thiên Thái hoàng thái hậu ra đấy. Cùng chạy với bà còn có Hoàng Thái phi Nguyễn Văn thị, mẹ nuôi của Kiến Phúc. Khi nghị hòa xong, Tam cung về ngụ ở Khiêm Lăng.

Đến khi Đồng Khánh kế vị, quân đội Pháp trao trả lại kinh thành Huế cho triều đình nhà Nguyễn thì Tam cung quay trở về Kinh thành. Khiêm hoàng hậu về lại cung Trường Ninh, về sau đổi tên là cung Trường Sanh trong Hoàng thành Huế.