。然而，她已经年近四十，早已经过了女人的生育年龄，该怎么办呢？
而宋真宗此时也对儿子有无比强烈的渴望。他的发妻潘氏青春早逝，没有留下子嗣。之后的郭皇后虽然连生三子，但都生下后不久夭折。另一受宠的妃子杨淑妃生子也是如此情形。宋真宗望子心切，又选纳前宰相沈义伦的孙女沈氏进宫为才人。此时的沈氏只有十四岁，又是名门之后，显然给刘娥带来不言而喻的巨大威胁。
景德三年（1006年），郭皇后去世后，刘娥三十七岁，年纪在后宫嫔妃中最大，但在后宫地位也最高，离皇后宝座只有一步之遥。然而，刘娥的卑微出身，成为她当上皇后的最大障碍。而朝中群臣一直赞成立沈才人为新皇后，宋真宗对此也不表态，显然是因为偏爱刘娥的缘故。为了压过沈才人，刘娥想出一个移花接木、李代桃僵的计策，命令自己的侍女李氏去服侍宋真宗。
李氏原是杭州人。父亲李仁德在吴越王时曾任左班殿值，母亲早已经过世。吴越归顺于宋朝后，李仁德在迁徙汴京的途中染病身亡。继母携所生子改嫁，只剩下李氏孤零零的一个人，因无以为生，只好削发为尼，在尼姑庵讨一口饭吃。刘娥有一次到尼姑庵礼佛，见李氏相貌娇美，举止从容，料其必是大家闺秀，便与其交谈。李氏应答极为得体。刘娥得知李氏身世后，顿起同病相怜之感，于是将李氏带出尼姑庵，收为自己的侍女。李氏文文静静，沉默寡言，深得刘娥信任。
李氏年轻美丽，性情温和，她被刘娥派去宋真宗身边，职务是司寝，专门负责伺候宋真宗入睡，刘娥的目的显而易见。果然如其所愿，宋真宗对李氏产生了兴趣，临幸了她。不久后，李氏怀孕，宋真宗想要子嗣都想得疯了，闻讯大喜，不离左右，闲暇游赏之时也不忘将李氏也带在身边。
有一天，李氏在随宋真宗登砌台远眺的时候，头上的一枝玉钗却不慎掉下砌台。李氏心中不喜，宋真宗却在心中暗卜：“若是玉钗坠地仍然完好的话，则胎儿当为男孩。”等内侍将钗捡回来呈上一看，竟然没有任何损伤，宋真宗不禁心花怒放，兴奋得像个孩子一样。李氏和侍从都不明所以。
之后，李氏不负众望，顺利产下一个男孩。宋真宗已经是中年，本以为再也不会有儿子，甚至还收养了宗室子弟在身边，以防将来无子继承皇位。如今，这李氏竟然产下一子，宋真宗喜出望外，给孩子取名为赵受益，后来改名赵祯。宋真宗还将砌台玉钗一事告诉李氏，认为得子是天意。
刘娥也很是高兴，立即将李氏的孩子据为己有，还对杨淑妃说：“如果娘子（宋宫大内对妃嫔的称呼）与我一起抚养这个孩子，将来一定不忘大恩。”杨淑妃为人随和，一口答应下来。之后，刘娥严禁宫人向孩子说明真相。宋真宗宠爱刘娥，也默许她抱养李氏之子。拥有子嗣，对刘娥能册立为皇后，以及真宗死后能够垂帘听政起到了决定性的作用。
这段故事后来被演绎成匪夷所思的“狸猫换太子”，其实不过是子虚乌有，但却由此反映出后宫以子争宠的复杂局面。
尽管赵祯被说为刘娥所生，但朝野上下无人不知，只不过没有人敢公开谈论罢了。刘娥为了掩饰自己的出身，曾经四处找刘姓高官拉关系，套近乎，想攀门高亲，认个高贵的祖先，从而为她当上皇后搬开绊脚石。龙图阁直学士刘烨自十二代祖先北齐中书侍郎刘环俊以下，代代为官，家世显赫，结果被刘娥看中。刘娥主动找刘烨攀亲，以明显暗示的口气说：“听说你是名门望族，我想看你的家谱，说不定咱们是同宗呢。”然而，刘烨却清高得很，不肯攀附权贵，连连摇头说：“不敢，不敢。”碰了个钉子，刘娥还不死心，一直追要家谱。刘烨无法应付，急中生智下，假装中风晕倒在地，被人抬出宫去，这才摆脱了刘娥的纠缠。之后，刘烨坚决请求外放为官，刘娥才只好作罢。
正因为刘娥出身低贱，所以宋真宗一提出打算立她为皇后，立即遭到大臣们的激烈反对。一时相持不下。因而郭皇后死后，皇后之位空了很久。
宋真宗最后还是忍不住对刘娥的喜爱，决定冒天下之大不韪，立刘娥为后。他先找参知政事赵安仁商量，想取得支持。本来皇帝亲自屈尊，赵安仁该卖个面子才行。不料，赵安仁以刘娥出身卑微为由，坚决反对立她为后。宋真宗一开始就碰了个大钉子，自然很不高兴。此门不通，只好另想他法。
第二天，宋真宗又找王钦若商量，并把赵安仁的意见告诉了他。王钦若为人阴险，前面曾经提过因他谗言导致寇准罢相，他与赵安仁素来不和，便想趁机排挤赵安仁，于是告诉宋真宗说：“陛下不如问问赵安仁，看他认为应该立谁为皇后。”这句话十分的阴险，当时任何反对立刘娥为皇后的大臣，都会建议立前宰相沈义伦孙女沈氏为皇后，王钦若这话是典型的下套子。但宋真宗却没有看出王钦若的伏笔，果然去问赵安仁的意见。赵安仁老老实实地建议说：“沈氏是前朝宰相沈义伦的后人，出身显贵，可以做皇后。”宋真宗很是失望，将赵安仁的建议告诉了王钦若。王钦若立即说：“陛下不说，我也知道赵安仁会这样说。因为他过去曾经做过沈义伦的门客！”宋真宗一听这话，明显觉得赵安仁是在徇私，就罢免了他的官，下定决心立刘娥为后。
就在这个时候，宰相王旦忽然称病，不再上朝。这其中的含义是不言而喻的，不过是变着法子在表示反对立刘娥为皇后。刘娥见反对势力来势汹汹，只好故作谦虚，向宋真宗“固辞”，表示自己可以不做这个皇后。
当年宋真宗倾心爱慕刘娥，虽被迫分离，却暗自违抗父亲旨意，大搞金屋藏娇。由此可见他的逆反心理。如今他已经是九五之尊的皇帝，群臣越是阻止，刘娥越是谦让，宋真宗越是恼怒，非要让心上人当上皇后不可。不过为了平息众议，宋真宗大加封赏重臣和宗室：王旦加侍郎兼清昭应宫使，向敏中加中书侍郎，楚王加太师，相王加太傅，舒王加太保。之后，又将册后礼仪一切从简，以免激怒众臣。
尽管如此，立后还是风波不断。宋真宗想让翰林学士杨亿草拟进封皇后的诏书，派丁谓去传达旨意。杨亿性情耿介，不附权贵，不支持立刘娥为皇后，坚决不肯奉旨。丁谓劝道：“你勉强草拟成，不愁不大富大贵！”杨亿却是个尚气节的人，当即回答说：“像这样求得富贵，可不是我所希望的！”丁谓没有办法，只好如实回报。宋真宗只得让别的学士去草拟诏书。
大中祥符五年（1012年）十二月二十四日，刘娥终于被册立为皇后。
刘娥由银匠之妻成为一国的皇后，绝非单单因为美貌。此时的刘娥已经四十三岁，早已过了花样年华，失去了女人的魅力，所以真正吸引宋真宗的还是她的聪慧和才干。她不仅将后宫事务处理得井井有条，还在朝政方面给宋真宗以帮助。刘娥在张耆府中苦读十五年，已经今非昔比，通晓书史不说，对国家大事也颇有见地。宋真宗批阅奏章时，刘娥常陪伴左右。凡有疑难，她总能援引先前的事例、制度答对，提供恰当的建议，因此深得宋真宗器重，逐渐倚为臂膀。这便是史书所记载的“后性警悟，通晓书史，闻朝廷事，能记本末，真宗深重之”。
宋真宗性格软弱，而刘娥精明能干，两人多少有一些互补。宋真宗不但非常信任这个陪伴他多年的枕边人，甚至还十分依赖她。俗语所谓的“少年夫妻老来伴”，在这一对帝王皇后身上难得地体现出来。当宋真宗的身体状况日趋恶化时，刘娥便顺理成章地帮丈夫处理朝廷日常政务，裁定军国大事，“由是渐干外政”。这也是宋朝立国以来后宫干政的首例。
最后要提一下当日帮助宋真宗金屋藏娇的张耆。宋真宗即位后，张耆自然官运亨通，一路青云直上。宋真宗后期，张耆任马军都帅，在选兵时因处置不当，下令太过严苛，士兵恐惧，几乎引起兵变。朝野上下群情激奋，都要求治张耆的罪。宰相王旦则认为：如果治张耆罪，今后帅臣无法治御部下；如果逮捕士兵，则引起士兵惊扰，更不可行。加上他知道张耆之前对宋真宗和皇后刘娥有恩，怕皇帝为难，主动出面当和事佬，好让皇帝皇后下台，提出“累奉德音欲任张耆在枢府，臣以未曾历事。今若擢用使，解兵柄，谋者自安矣”，于是“乃进耆为枢密副使”（王素《文正王公遗事》）。表面上，张耆升官了，保全了面子，但实际上却被解除了兵权，谋变的士兵也自然安定下来。宋仁宗即位后，刘娥成为太后，实际执掌大权，为了报答当年照顾之恩，又将张耆安插到枢密使的要职。只是，张耆为人平庸，既没有战功，胸中又无谋略，只能当个摆设，坐享厚禄而已。张耆此人颇有意思，他富甲一方，为人却极为吝啬，竟然在家中设置店铺，自己家里所需的百货都要从自己的店铺购买。他还为家人看病，并出售药材，“欲钱不出也”，十分荒唐可笑，在当时被传为笑谈。事见《宋史？？卷二十九十？？张耆传》。
三 狸猫换太子
宋朝有传奇“狸猫换太子”，流传极广，说的便是宋真宗皇后刘娥用狸猫换取了宫女李氏所生的龙种（即后来的宋仁宗），并将龙种说成是自己的儿子。刘娥抢儿子是真，用狸猫换太子却是子虚乌有。有了儿子，对刘后意义非凡，可以说，她用这个儿子换来了皇后的位子，继而换来了大宋的天下。
刘娥精明过人，自然十分明白儿子对她的重要性。不论是出于真心，还是假意，她还真是充当了一个合格母亲的角色，视赵祯如己出，精心抚育，母子感情十分融洽。刘娥因为年纪已大，怕精力不济，又笼络了比她年轻得多的杨淑妃一起来照顾赵祯。杨淑妃善良宽厚，对赵祯十分细心。赵祯不明真相，一直以为刘娥是自己的亲生母亲，从小就叫刘娥为“大娘娘”，叫养母杨淑妃为“小娘娘”。宋宫中称母后为娘娘，称皇后为圣人。
宋真宗非常疼爱赵祯，天禧二年（1018年）中秋节，正式下诏册立八岁的赵祯为皇太子。
而真正的母亲李氏在整件事中只扮演了一个代孕的角色，事后被封为崇阳县君，表示赞赏之意。但宋真宗对李氏颇感愧疚，于是经常召幸李氏，李氏又再次怀孕，生下一个女儿。李氏因此晋封为才人，算是有了正式的名分。不幸的是，李氏所生的小公主不久后早夭，李氏做母亲的愿望又一次遭到了毁灭。很难想象李氏沉静的表面下怀着怎样的痛苦，她生下儿子不能抚养，更不能相认，这种巨大的痛苦已经远远超出了常人所能。然而，李氏一直默默地忍受这种痛苦。
而刘娥却因为李氏的儿子当上了皇后，继而权势熏天。刘娥因为没有什么亲戚，便让前夫龚美留在身边效力。龚美改名刘美，与刘娥以兄妹相称，自此青云直上。在刘娥的支持下，刘美逐渐掌握了京城军权，成为刘娥最为得力的助手。谁又能想到，当年的银匠竟然靠着前妻发了家。
刘娥干政，引起一些大臣的警惕和不满，这其中以宰相寇准和翰林学士李迪为首。寇准因为上天书重新得回宰相位置后，开始着力培养自己的亲信朋党，比如推荐丁谓为参知政事（副宰相）。如果说寇准之前的上天书只是个人品德问题的话，误用丁谓则是他一生中最大的失误，这一错误严重干扰了当时的朝政。
丁谓字谓之，宋太宗朝进士。丁谓工于算计，机敏狡猾。他为了迎合宋真宗，大搞上天书活动，曾随宋真宗巡视。大礼结束后，宋真宗下诏赐给随行大臣玉带。当时随行大臣共有八人，但行宫库房中只有七条玉带。不过，尚衣局存有皇帝备用的一条玉带，称为“比玉”，价值八百万钱。宋真宗见玉带数目不足，便想用比玉补足数量。丁谓很想得到这条比玉，但其官位在其他七人之下，无论如何也轮不到他。丁谓便故意对办事的官员说：“不必动用尚衣局的玉带，我自己有小腰带，暂且拴上它来行辞谢礼，等回到京城另外赏赐也不迟。”办事官吏觉得丁谓很大度，便具实奏报，宋真宗觉得有理，便按丁谓的方法去做。结果，随行大臣都接受了赏赐的玉带，而丁谓自己的腰带仅仅像指头一样宽。宋真宗看在眼中，觉得十分过意不去，立即告诉办事官吏：“丁谓的玉带与同列官员差别太大，你们迅速取一条来与他更换。”办事官吏报奏说只有尚衣局的那条比玉，于是宋真宗决定把比玉赏赐给了丁谓。事见沈括《梦溪笔谈》，丁谓的机敏诈变由此可见