孙，常留在身边玩耍。元帝即位后，立刘骜为太子，诏命史丹辅佐太子；立王政君为皇后，但王政君很少能够亲近元帝，元帝并不爱她。而太子刘骜年少时喜好经书儒学，为人宽博谨慎，后来却贪婪酒色，沈于燕乐，元帝感到他越来越没出息，也就不那么宠爱了。

    元帝晚年得病，不亲政事，贪图安逸。他不喜皇后和太子，而爱宠妃傅昭仪和其子刘康，遂生易储之念。竟宁元年（公元前33年），元帝病重，傅昭仪和刘康常侍左右，而皇后王政君和太子刘骜稀得进见。元帝几次问尚书关于景帝废栗姬所生太子而立胶东王刘彻的旧例，打算效仿故事易储。皇后王政君、太子刘骜和刘骜长舅卫尉王凤日夜忧愁，不知如何是好。史丹是元帝的亲密旧臣，能入禁中看望元帝。他乘元帝独寝时，径直闯入卧室，跪在元帝面前哭诉说：“皇太子以嫡长子立为太子，已经有10多年了，名号印入百姓心中，天下无不归心。现在见定陶王受陛下深宠，纷传陛下打算易储，道路流言，满城风雨。若果有此事，公卿以下的满朝群臣必定以死相争，拒不奉诏。愿陛下先赐臣死，以示群臣。”元帝本为仁柔皇帝，不忍见爱臣伤心流泪，又觉得史丹言辞恳切，深受感动，怆然太息说：“寡人的身体江河日下，朝不保夕，然而太子和两王年少，欲去又留恋，怎能不挂念呢？不过，却没有易储的打算。况且，皇后是个宽厚谨慎的人，先帝又喜欢骜儿，我岂能违背他老人家的旨意。你是从哪里听到这些闲话呢？”史丹借着元帝的话茬，连连叩头说：“愚臣妄闻胡说，罪该万死。”元帝说：“我的病日益沉重，恐怕不能好了。尽心辅佐太子吧，不要让我失望。”从此，元帝打消了易储之念。

    当年五月，元帝死于未央宫。在位16年，终年43岁。六月，太子刘骜即位，是为成帝。七月，成帝为父举行葬礼，葬于渭陵（今陕西咸阳东北）。谥号“孝元皇帝”。平帝元始四年（公元前4年），尊庙号为“高宗”。