真宗先后有三位皇后，第一位妻子潘氏是名将潘美第八个女儿，在真宗即位之前就去世了，后追封为皇后。郭氏是真宗第二任妻子，真宗即位后封为皇后，景德三年（1006）去世。真宗第三位皇后，就是著名的刘皇后。真宗去世之后，刘皇后垂帘听政，把持朝政达10余年。
作为宋代八位摄政皇后之第一人，这位对北宋政局产生过重要影响的皇后，一生颇具传奇色彩。
刘氏是四川成都人，生于开宝二年（969）。她出身贫寒，从小父亲就死了，跟随外祖母家的亲戚四处流浪，十几岁时就嫁给银匠龚美为妻。后来，龚美带着刘氏到京城做生意。龚美生意不好，走投无路，就想把刘氏卖掉。
真宗（当时还是襄王）的幕僚张旻见过刘氏后，觉得她聪慧貌美，想起真宗曾说起想纳一个四川女子做侍妾，就安排两人见面。真宗见到刘氏后非常满意，便把她买了下来。刘氏颇得真宗的欢心，两人如胶似漆，形影不离。太宗知道此事后大怒，勒令真宗把刘氏逐出襄王府。父命难违，但真宗实在舍不得刘氏，便偷偷把刘氏寄养在张旻家。张旻安排家人悉心照顾刘氏，自己为了避嫌，每天睡在襄王府，以免招致不必要的怀疑，甚至是杀身之祸。
真宗即位后，没有忘记刘氏，把她接到了皇宫，疼爱依旧。刘氏在宫中的地位不断上升，大中祥符五年（1012）已经升为德妃。当时郭皇后已经去世，在后宫中，刘氏的地位最高，离皇后宝座只有一步之遥。
刘氏不仅温柔美丽，且生性机敏，通晓书史，对国家大事也颇具见识。真宗批阅文件，刘氏常陪伴左右。凡有疑难，刘氏总能提供恰当的建议，深得真宗信任。在郭皇后去世之后，真宗有意立刘氏为后，但他也知道刘氏的出身是最大的障碍。
真宗拿不定主意，就找参知政事赵安仁商量。正因刘氏出身卑微，赵安仁反对立她为后。真宗听了很不高兴。第二天又找王钦若商量，并把赵安仁的意见告诉了他。王钦若对真宗说：“陛下不如问问赵安仁，他认为应该立谁为皇后。”改天，真宗问赵安仁该立何人为皇后，赵安仁建议：“德妃沈氏是前朝宰相沈义伦的后人，可以做皇后。”真宗次日跟王钦若说明了赵安仁的意见，王钦若说：“陛下不说，我也知道他会这样说，赵安仁过去曾经做过沈义伦的门客！”真宗觉得赵安仁徇私，就罢免了他的官，下决心立刘氏为后。但刘氏为人处事颇为谨慎。当真宗决定立她为后时，宰相王旦忽然请病假，刘氏担心王旦持反对意见，就劝说真宗推迟此事。后来王旦上疏表示同意立刘氏为后，这件事情才最终确定下来。
大中祥符五年十二月二十四日，刘氏被册立为皇后。刘氏由银匠之妻成为一国的皇后，绝非单单因为美貌。此时的刘氏已经40多岁，早已过了花样年华，吸引真宗的是她的智慧和能力。精明能干的刘氏把后宫事务处理得井井有条，同时在朝政方面能给真宗以帮助。真宗十分信任这个陪伴他多年的枕边人，甚至有一点依赖她。当真宗的身体状况日趋恶化时，刘氏便顺理成章地帮丈夫处理朝廷日常政务，裁定军国大事。另外，刘氏的前夫龚美将自己的妻子让给真宗之后，也留在真宗身边为其效力。真宗即位后，龚美改姓刘，与刘氏以兄妹相称。由于刘氏的关系，刘美升得很快，逐渐掌握了京城军权，成为刘氏最为得力的助手之一。真宗统治晚期，刘氏权力越来越大，成为实际上的统治者，其一举一动，对当时的政局，尤其是寇准、丁谓两派之间的斗争，产生了决定性的影响。
刘氏虽受真宗宠爱，但自己却没有生下一儿半女。正巧，真宗看上了刘氏宫里的一个侍女李氏，受到真宗宠幸的李氏于大中祥符三年（1010）产下一子（赵受益，也就是后来的仁宗）。当时刘氏还没有被封为皇后，年近四旬的刘氏可能认识到自己不会再有孩子，便接受了李氏的这个孩子，由她和另外一个嫔妃杨氏共同抚养，严禁宫人向孩子说明真相。真宗很宠爱刘氏，默许她抱养李氏之子。拥有子嗣，对刘氏能册立为皇后，以及真宗死后顺利垂帘听政具有重要的意义。聪明的刘氏十分明白儿子对她的重要性，不管是出于真心，还是假意，刘氏还真是充当了一个合格母亲的角色，细心地抚育赵受益，母子感情十分融洽。这位皇子从小就叫刘氏大娘娘，叫杨氏小娘娘，一直认为刘氏就是自己的亲生母亲，直到刘氏去世后，才知道真相。
真宗先后有5个儿子，但都陆续夭折。赵受益的降生，真宗中年得子，自然喜出望外，从小就十分疼爱他。等到受益年纪稍大一点，真宗就细心为他挑选老师，关注他的学业，培养他成为自己的接班人。天禧二年（1018）中秋节，真宗正式下诏册立8岁的赵受益为皇太子，改名为赵祯。
乾兴元年（1022）二月，真宗病情急剧恶化。弥留之际，真宗放心不下年幼的太子，丁谓等人向真宗保证将全力辅佐太子，真宗这才稍稍安心。二十日，真宗死于延庆殿，享年55岁。太子赵祯即位。遗诏规定：尊刘皇后为皇太后，在仁宗成年之前代为处理军国大事。真宗时代结束之后，开始了长达12年的刘太后垂帘听政时代。