帝下诏书赦免甘延寿、陈汤的罪过，不再追究，并让公卿大臣商议给他们封爵之事。大臣们讨论时，多数人认为应按照军法中“捕斩单于”的规定进行封赏。但匡衡、石显却提出反对意见，称：“郅支单于本来就是逃亡在外、失去国土的人，在极远的地方自封单于，并非真正意义上的匈奴单于。”元帝原本想参照安远侯郑吉的旧例，封甘、陈二人食邑千户，可匡衡和石显又再次争论反对。

到了夏天四月戊辰日，元帝做出决定，封甘延寿为义成侯，赐陈汤关内侯爵位，二人食邑各三百户，另外加赐黄金百斤。同时，任命甘延寿为长水校尉，陈汤为射声校尉。此时，杜钦上书为冯奉世之前攻破莎车的功绩鸣不平。但元帝认为那是先帝时的旧事，便不再重新论功行赏。杜钦，是已故御史大夫杜延年的儿子。

荀悦对此评论道：甘延寿、陈汤此次的功绩值得封爵，追录冯奉世之前的功劳也合理。就像《春秋》里记载的，拆毁泉台会受到批评，废除中军则会得到肯定，这都是根据具体情况做出的评判。假传圣旨这种事，先王向来谨慎对待，实在万不得已才会这么做。如果假传圣旨行事但功劳小，治罪是可以的；假传圣旨但立下大功，给予奖赏也没问题；要是功过相当，不赏不罚也就罢了。总之，要权衡其中的轻重，制定合适的处置办法 。

元帝的太子年少时喜爱儒家经书，为人宽厚、博学且谨慎。可后来却沉迷饮酒，热衷于宴饮取乐，元帝因此觉得他没什么能力。而山阳王刘康多才多艺，其母傅昭仪又深受元帝宠爱，所以元帝常常想改立山阳王为太子。元帝晚年疾病缠身，无法亲自处理政事，却对音乐格外痴迷。他有时会在殿下放置鼙鼓，自己亲临殿前栏杆处，用铜丸击鼓，鼓声竟能契合庄严的鼓点节奏。后宫众人以及身边精通音乐的人都做不到，而山阳王也能打出这样的节奏，元帝多次称赞他有才华。

史丹进言说：“通常所说的有才华，是指聪明好学，能温故知新，皇太子就是这样的人。要是以演奏乐器的技艺来衡量人才，那陈惠、李微的水平都比匡衡高，他们岂不是都能当相国了！”元帝听后，默默一笑。

等到元帝病重卧床，傅昭仪和山阳王刘康常在身边侍奉，而皇后和太子却很难见到元帝。元帝病情逐渐加重，精神恍惚不安，多次向尚书询问汉景帝时立胶东王为太子的旧事。当时，太子的大舅阳平侯王凤担任卫尉、侍中，他和皇后、太子都忧心忡忡，却又不知如何是好。

史丹作为元帝亲近的大臣，得以在旁侍奉照顾病情。趁着元帝独自卧床休息的间隙，史丹径直进入卧室，在青色竹席上叩头，流着眼泪说：“皇太子凭借嫡长子的身份被立为太子，至今已有十多年，天下百姓都知道他的名号，民心归附。如今却有传言说，朝廷有改立太子的打算。要是真这样，公卿大臣必定会以死相争，不接受诏令。臣请求陛下先赐我死，以警示群臣！”元帝向来仁慈，见史丹哭泣，言辞又恳切，深受触动，感慨叹息道：“我每日身体困乏，太子和两个王爷还年幼，我心里难免挂念，可也从未有过改立太子的想法。况且皇后为人谨慎，先帝又疼爱太子，我怎么能违背先帝的心意呢！驸马都尉你是从哪儿听到这些话的？”史丹连忙退下，叩头说：“是臣愚昧，误听谣言，罪该万死！”元帝于是接纳了他的进言，说：“我的病越来越重，恐怕难以康复，你要好好辅佐太子，不要违背我的心意。”史丹抽泣着起身，太子之位由此得以稳固。右将军、光禄大夫王商，中书令石显也支持太子，为稳定太子之位出了不少力。

夏天五月壬辰日，元帝在未央宫驾崩。

班彪称赞道：我的外祖父兄弟曾担任元帝的侍中，他告诉我：“元帝多才多艺，擅长书写，能鼓琴瑟、吹洞箫，还会自己创作乐曲、配上歌词，对音律节奏的把握十分精妙。他年少时喜爱儒学，即位后重用儒生，让他们处理政事，贡禹、薛广德、韦玄成、匡衡先后担任宰相。然而，元帝过于拘泥于儒家文义，做事优柔寡断，孝宣帝开创的基业也因此衰落。不过，他为人宽厚，能善待臣下，生活恭谨节俭，颁布的号令温和典雅，有古代贤君的风范。”

匡衡上奏说：“之前因为陛下身体不适，所以恢复了之前废除的各类祭祀，但最终也没得到福气。依我看，卫思后、戾太子、戾后的陵园，按亲族关系还未到该废除祭祀的程度。而孝惠帝、孝景帝的宗庙，亲族关系已出五服，应该拆除。至于太上皇、孝文太后、孝昭太后、昭灵后、昭哀后、武哀王的祠庙，也请全部废除，不再祭祀。”元帝批准了他的奏请。

六月己未日，太子即位，前往高庙拜谒。他尊皇太后为太皇太后，皇后为皇太后，任命大舅侍中、卫尉、阳平侯王凤为大司马、大将军，兼管尚书事务。

秋天七月丙戌日，元帝被安葬在渭陵。新帝大赦天下。

丞相匡衡上书说：“陛下极为孝顺，对先帝的哀伤思念之情时刻萦绕心中，都无心游玩、狩猎、宴饮，这确实体现了陛下重视慎终追远，这份孝心没有尽头。我希望陛下即便天性如此，仍能更加用心！《诗经》说‘孤独忧伤，沉浸在悲痛之中’，说的是周成王守丧期满后仍思念先王，心情难以平复。这其实是为了继承周文王、周武王的大业，弘扬教化的根本。我还听老师说：‘夫妻关系