这时，李夫人的姐妹们也入宫问病，见此情形，都很诧异。待武帝走后，她们责备李夫人：“你想托付兄弟，见一见陛下是很轻易的事，何苦违忤至于如此？”李夫人叹气说：“你们不知，我不见帝的原因正是为了深托兄弟。我本出身微贱，他之所以眷恋我，只因平时容貌而已。大凡以色事人，色衰而爱弛，爱弛则恩绝。今天我病已将死，他若见我颜色与以前大不相同，必然心生嫌恶，唯恐弃置不及，怎么会在我死去后照顾我的兄弟？”
几天后，李夫人去世，事情的结局果然不出李夫人所料。李夫人拒见武帝，非但没有激怒他，反而激起他无限的痛苦，将李夫人用皇后礼安葬，厚待李夫人的家人，封李夫人的弟弟李广利为海西侯。命画师将她生前的形象画下来挂在甘泉宫，以慰思念之情。