刘弗陵是在加封平叛的功臣时晕倒在大殿之上的。
那天朝会，刘弗陵封范明友为平陵侯，张安世为左将军，廷尉丙吉加封光禄勋，霍禹为中郎将，任胜为羽林监，邓广汉为侍郎，霍云为车骑将军，苏武为关内侯，报信人也得到了重赏，大将军秉政如初。在封赏将领的“谢恩”和文武百官的三呼“万岁”声中，刘弗陵晕倒在龙案后面。
在平叛盖长、上官、燕王之乱中，刘弗陵日夜操劳，彻夜不眠，早已心力交瘁。在召开加封平叛功臣大会前他就头晕，大臣们劝他等病好了再开这个会。他说，朕能够活到今天，全赖那些忠于他的文臣武将，一日不报偿一日心不安。他强打精神，在宣布加封所有的功臣后就再也支持不住了。他一病不起，预感到在世的时日不多，把上官皇后和大司马、大将军霍光、大司农田延年、左将军张安世召到身边交代后事，说：“古人说不孝有三，无后为大。朕没有给刘家留下一子一女，愧见先帝于地下。”上官皇后跪在地上请罪：“怪我没有尽到女人的责任。”刘弗陵说：“不，怪朕没有夫妻情义。从你进宫到现在没有得到宠幸，致使朕身后断绝了后继之人。”霍光也自责：“皇后年龄太小，不谙世事，臣未及时教诲，误了社稷大事。臣愧对先帝和陛下。”上官皇后这年刚刚十五岁，还是个中学生年龄，刘弗陵已经是二十一岁的成年人，霍光应该考虑到这点，给刘弗陵推荐几个嫔妃，肯定会给汉室留下承继大统之人的。不知他是疏忽还是因为皇后是他外孙女的缘故，使他犯了无法弥补的错误。尽管他十分后悔，极力自责，也只能是追悔莫及。
张安世、田延年宽慰刘弗陵说：“陛下正是春秋昌盛之时，福寿绵长，后继会有人的。”
刘弗陵苦笑了笑。他从太医的眼神里已经看到无救的信号，要抓住仅剩的几个时日和他们商量几件后事。他问霍光：“田宰相病逝谁可继任？”霍光说：“杨敞。”刘弗陵点了点头表示同意。又问：“刘氏诸王谁可继承大统？”霍光说：“臣不知道，听陛下圣裁。”刘弗陵想了半天，摇了摇头，而后说：“大将军去查查封国的刘氏王系谱，再来告朕。”“臣遵旨！”霍光领命欲去，刘弗陵突然剧烈地咳嗽起来。霍光喊着：“快传太医。”田延年、张安世急切地喊着：“传太医，快传太医！”刘弗陵抓住霍光的手情恳意切地说：“大汉朝能有今天的国泰民安，四海平静，大将军功不可没。朕将后事托付于大将军，扶保大汉江山永固，刘家社稷千秋万代地传下去。”霍光连连叩头，向刘弗陵保证：“臣忠心汉室，誓保刘氏朝廷延续。”刘弗陵又对张安世和田延年交代：“你们都是朕的肱股之臣，务必拥戴大将军。”张安世和田延年连忙说：“陛下圣明，臣唯命是从。”
公元前74年7月（元平元年）年仅2二十二岁的刘弗陵晏驾，在位十三年。
霍光下令国丧五十日，把灵堂设在未央宫东门，满朝文武日夜守灵；并要求各封国在京设立丧帐，各藩王和外臣十日内到京奔丧。