天禧四年(1020)二月，真宗患了重病，无法批阅奏章，大部分政事都是皇后刘娥代为处理。真宗对刘娥极为信任，他发现自己的病情越来越重，便下诏说：“此后由皇太子赵桢在资善堂听政，皇后贤明，从旁辅助。”诏书一出，刘娥便可名正言顺地管理朝政了，这使得很多大臣不安起来。
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乾兴元年(1022)，真宗病逝，太子赵桢即位，史称宋仁宗，刘娥被尊为皇太后。此时，赵桢仅有11岁，因此朝中的大事都由刘娥做主。
刘娥掌权后手段非常，迅速除去了朝中的排己势力，开始垂帘听政，将朝中大权尽握手中。这段时间，宋朝廷的政治还是比较清明的，刘娥号令严明，赏罚有度，对自己的亲信也不纵容。在重大问题上也不一意孤行，而是虚心听取大臣们的意见。
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刘娥虽然没有让仁宗和生母李氏相认，但却在真宗死后封其为顺容。真宗在世时，刘娥就已经令人访得李氏的家人兄弟，让他们在朝中做官。后来，李氏病重，刘娥派太医前去诊治，并亲下诏书封其为宸妃。李氏在接到诏书的当晚就过世了，刘娥命人按照宫人的礼仪将李氏入殓，并移棺宫外，准备从简办理丧事。此事被宰相吕夷简知道了，他对刘娥说：“娘娘如何不顾念刘氏家族?臣不敢多言，但若欲使刘氏久安，则李宸妃葬礼万难从轻。”听了吕夷简的话，刘娥顿时明白其中的利害关系，于是以皇后之礼厚葬李氏，并追封了李氏的父亲，提升了她的哥哥李用和的官职。
明道二年(1033)三月，刘娥病逝，燕王赵元俨将真相告诉了仁宗，还说李氏是被刘娥毒死的。
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仁宗得知自己的身世后大为震惊，让李用和亲自开棺验尸。棺木打开后，只见李氏穿着皇后的礼服，周身以水银浸泡，尸体丝毫没有腐烂，颜色如生，安详地躺在棺木中。仁宗叹道：“人言岂可尽信。”于是，在刘娥牌位之前跪拜谢罪，并给刘氏族人加官晋级，还说：“从此后大娘娘(仁宗称刘娥为大娘娘，杨氏为小娘娘)的生平可清白分明了。”