可惜天妒红颜，李夫人在圣宠正浓时病倒了。这病来势汹汹，李夫人卧床难起，她意识到，自己这关怕是过不去了。虽然大家都喜欢说美人病弱时，总让人更加怜惜，但实际上当一个人病入膏肓的时候，容颜就如同枯萎的玫瑰花一样，只会散发着腐败的气息。
也正是因此，当汉武帝来探望病重的李夫人时，遭到了李夫人坚定地拒绝，哪怕他再苦苦哀求，甚至以给予李夫人兄弟重职为许诺，她都以没有梳妆愧见圣上为由，就是不肯转身，至死都没有再见汉武帝一面。
李夫人的姐妹曾不解地问李夫人，为什么宁愿舍弃家族荣耀也不愿见汉武帝，李夫人说："我正是为了兄长们的前途才不能见陛下。大凡以色侍人者，年老而色衰，色衰而爱驰，爱驰则恩绝。只要陛下看不见我沧桑的面容，他就只会记得我最美的时候，愈是见不到我，他就愈会想起我。只有我成为了他心中永远割舍不下的美好记忆，你们才能获得长久的荣耀。"
果然，李夫人死后，这场为汉武帝专门精心设下的局有了丰厚的收获。李夫人的两位兄长，李广利被封为了海西侯，李延年被封为了协律都尉；汉武帝以王太后礼仪将她下葬，刘弗陵即位后追封她为孝武皇后。她成了历史上第一个死后追封为后的女人。
