回到东京后，放火谋害三皇子的事情败露，大皇子被吓得神志不清，二皇子当场自刎，三皇子理所应当成为了太子人选。几年后太宗病逝，赵恒继位，史称宋真宗，彼时大辽袭扰大宋边境，赵恒为保两国安宁，同意与辽国互换质子，将刘娥之子赵吉派往辽国，宫女李婉儿随侍，辽国质子耶律康则交由刘娥抚养。
期间辽国质子耶律康遇难，宋辽两国矛盾激发，爆发了澶渊之战，刘娥的儿子赵吉也在战争中死去，赵恒力排众议将刘娥接入宫为妃。澶渊之盟结束后，宋辽边境处于相对和平的状态，宋辽两国经济文化大融合。刘娥入宫后，逐渐发挥出自己的才能，处理政事时周谨恭密，深受赵恒的倚重和信任。
刘娥入宫多年，一直没有孩子，为了稳固定位，将贴身婢女李婉儿推荐给赵恒。李婉儿视刘娥为亲人，甘愿成为刘娥的代孕母亲，暗中生下孩子后交于刘娥，这也就是历史上著名的“狸猫换太子”。刘娥凭借有子被封为皇后，儿子赵祯被封为太子，李婉儿从一个小丫环摇身一变皇帝生母，虽然不能拥有名分，但一直被刘娥善待，死后还被追封为了皇后。
晚年赵恒热衷“祥瑞”，对朝政无所用心，晚年更是神魂颠倒，朝政大事多由皇后刘娥决断。以寇准为首的大臣不满刘娥摄政，联合一批大臣想要废后扶太子摄政，也就是历史上的“寇准谋反案”，最后寇准计谋失败，被刘娥以谋反名义罢免流放。
