宋真宗原配妻子是潘美的女儿，即位前已去世；即位后所立的郭皇后，在景德四年（1007年）病故。其后，中宫多年虚位。在众多的妃嫔中，真宗属意的是刘德妃。德妃名叫刘娥，益州华阳（今四川成都）人，她出身微贱，是个孤女，不得已十来岁就嫁给当地的银匠龚美。龚美走街串巷为人打造银器，她就摇拨浪鼓招徕顾客，雍熙初年，一齐来到了京城。真宗当时封为襄王，他的神女梦只想娶一个川妹子，他一向认为蜀地女子“多材慧”。而龚美因为贫寒正准备把刘娥改嫁，经襄王府给事张耆介绍，刘娥一入王府，就大受宠爱，这年她仅十五岁。但太宗知道这事，即令其子将刘娥逐出王府。这时真宗已割舍不得，便让她寄居在张耆家。十来年后，直到太宗去世才将她接回重圆鸳梦。其后，她在后宫的地位升迁很快。
《宋史·后妃传》说刘皇后原籍太原，父祖都是五代高级将领，这是她得势后为了掩饰自己家世寒微编派出来的。正是基于同一考虑，刘娥做上皇后以后，总以美差为诱饵拉刘姓高官认同宗。她先找权知开封府刘综攀近族，刘综称自己是河中府（今山西永济）人，没有亲属在宫中。不久，刘皇后又召见权发遣开封府刘烨，他虽是名族，却是洛阳人，刘后急咻咻地对他说：“想见一见你的家谱，咱俩恐怕是同宗。”刘烨忙说不敢不敢。
正因为刘娥并不是太原刘氏的破落户，真宗打算立她为后时遭到大臣们激烈反对。但真宗仍力排众议，在大中祥符五年（1012年）立她为皇后。她没有娘家亲族，便以前夫龚美为兄弟，改姓刘氏。这桩婚事说明宋代婚姻已经不太注重门第，也表明北宋时妇女改嫁尚未有后来贞节观念的束缚。
刘皇后生性警悟，通晓书史，朝廷政事，能记始末。宫闱有事，真宗询问，她都能引据故实，妥善应答，政治才干颇受真宗倚重。天禧四年春天，真宗一度病重，朝政就多由她决断。在天禧末年罢黜寇准、李迪和处理周怀政事变中，她不但发挥了至关重要的作用，也因此确立了后党的绝对地位。
真宗死后，遗诏命尊皇后刘氏为皇太后，军国重事，权取处分。丁谓力主去掉“权”字，王曾说：“称权足以昭示后世。何况增减诏书，自有法则，竟要率先破规矩吗？”丁谓这才作罢。次年，改元天圣，“天圣”拆字即为“二人圣”，即指宋仁宗与刘太后两位圣人。明道是刘太后在世时的第二个年号，“明”字由日月两字合成，与天圣一样，也是为了取悦刘太后。从此，她垂帘听政达十一年，成为宋朝第一位临朝的母后，仁宗朝前期之政就是她统治的产物。
听政之初，在进一步贬逐寇准和李迪问题上，刘太后与丁谓是完全一致的。寇准被贬为雷州司户参军，李迪贬为衡州团练副使。王曾认为贬责太重，丁谓瞪着他威胁道：“你这居停主人还有要说的吗？恐怕自己也难免吧！”丁谓还派人前去阴谋逼死两人，寇准要来人拿出赐死的诏书，来人拿不出，他照旧喝他的酒；李迪要去寻短见，被儿子救起。有人问丁谓，倘若李迪贬死，你如何面对士论，他无赖地回答：“将来记史，不过说上一句‘天下惜之’而已。”
丁谓为了擅权，勾结入内押班雷允恭，让太后降诏道：“新帝每月朔望两次朝见群臣。大事由太后召见辅臣决定；一般政事令雷允恭传递给太后，圈定以后颁下执行。”王曾向丁谓指出：“两宫异处而权归宦官，是祸乱的先兆。”他认为应该按照东汉故事，五日一朝，皇帝在左，太后在右，垂帘听政。但丁谓这时权倾中外，根本没把王曾放在眼里。
刘太后旁观者清，知道丁谓擅断朝政的种种劣迹，她也知道丁谓要她下的诏书实际上在架空她。当时正为真宗赶修陵寝，丁谓是山陵使，雷允恭是都监。雷允恭听说山陵移上百步，就可使皇帝多子孙，便自作主张，在丁谓的同意下，移动了陵位，不料地下水上冒，陵寝工程搁浅。王曾瞅准机会向太后单独奏明了真相，太后便毫不犹豫地以此为机会，处死了雷允恭，罢免了丁谓宰相的职位，将其贬为崖州司户参军，终于把朝政大权夺回到自己的手中。当时民谣说：“欲得天下宁，当拔眼中钉；欲得天下好，莫如召寇老。”刘太后贬黜丁谓大快人心，但她没有采纳民谣的另一半，她与寇准的从政风格都有点自以为是的倾向，两人是无法合作的。
刘太后听政以后第一件大事，就是听从王曾和吕夷简等人的建议，把天书随同真宗一起葬入永定陵，下令禁止兴建宫观，废除宫观使，有力遏制了大中祥符以来弥漫朝野的迷信狂热。在其他朝政上，在她听政期间也颇有建树。
一是创设谏院。为了解下情，她在天圣七年恢复了太宗时设立的理检院。明道元年，她又创立谏院。她并非一概不听逆耳之言，也有从谏如流的时候。
二是澄清吏治。天圣、明道间，她曾六次下令严惩贪官污吏。京西转运使刘绰为讨好邀功，声称要把多余的千余斛粮食发运京师，她冷笑道：“你认识王曾、张知白、吕夷简和鲁宗道吗？他们谁是因为进献多搜刮的粮食而升官的！”在她的倡导下，当时涌现了范仲淹、王随、张伦、薛奎等一批廉吏。她还颁布了《约束文武臣僚子弟诏》，防止官员子弟违法乱纪。她要求大臣们把子孙和亲族姓名悉数写上来，诈称推恩授官之用，实际上却把各大臣的关系网和裙带图张贴在自己的寝殿中，大臣每有进拟差遣，就对照图表，不是两府亲戚才同意除授。
三是重视水利。经长期施工，终于在天圣五年堵塞了危害九年之久的黄河滑州决口（在今河南滑县）。天圣、明道间重大水利工程还有长达一百八十里的泰州捍海堰，灌田千顷的舒州吴塘堰等。
四是发行交子。宋初，川陕流通铁钱，但沉重的铁钱携带十分不便。于是，成都富豪连保印造交子，这是世界上最早的纸币，但伪造交子也时有出现。天圣元年（1023年），刘太后批准在益州（今四川成都）成立官办的交子务，发行官交子。这与她货泉“欲流天下而通有无”的经济主张是完全一致的。
五是完善科举。天圣间，进一步扩大取士名额，严密考试制度，新设考试科目，宋代的武举就始设于这一时期。
六是兴办州学。她得知孙奭在兖州建立州学，便下令赐以学田，作为学粮；其后还赐青州州学《九经》。在她的倡导下，天圣明道间创办了一些府州学，成为“庆历兴学”的先声。
对刘太后的治绩，《宋史》有一段大体公允的评论：“当天圣、明道间，天子富于春秋，母后称制，而内外肃然，纪纲具举，朝政无大阙失”。
当然，在她垂帘听政十余年间，也倚用宦官、放纵外戚，这往往是母后临朝的孪生现象，但毕竟没有达到危害朝政的程度。以宦官而论，尽管后人说她“制命出于帷幄，威福假于内官”，但她重用的罗崇勋和江德明，还没有资格列入《宋史·宦官传》，可见其危害不大。
至于外戚，因她本身就没有盘根错节的家族基础，其兄刘美在她垂帘以前已经去世。外戚中唯一位至执政大臣的是钱惟演，他把妹妹嫁给了刘美，后与得势的丁谓联姻，是一个专攀高亲的无耻之徒。他在真宗生前就是枢密副使，太后垂帘后升枢密使，但不久就以太后姻亲“不可与机政”的理由，被解职出朝。后来他两度谋取相位，都遭到朝论的强烈反对，御史鞠咏甚至表示：倘若相惟演，就当朝撕毁拜相诏书。刘太后也终没敢让他圆上宰相梦。
女主听政，在中国古代总不为正统观念所认同，因而王曾力争一个“权”字，刘太后在垂帘之初也不得不许诺“候皇帝春秋长，即当还政”。天圣七年，仁宗已到及冠之年（二十岁），但刘太后丝毫没有还政的动静。于是，其后几年，内外臣僚要求仁宗亲政的呼声越来越高，对这些奏疏，刘太后或是不予理睬，或是借故把建议者调离出朝，将大权一直攥到去世为止。
在宋人记载中，颇有刘太后准备效法武则天的说法。明道二年，她打算穿着天子衮冕谒见太庙，参知政事薛奎问她：“大谒之日，究竟作男儿拜，还是作女儿拜？”但她还是穿戴经过改造的皇太后冠服谒拜了太庙。当她命有关部门撰著《谢太庙记》时，却遭到了抵制，认为皇太后谒庙不能作为后世之法。
刘太后也曾经试探性地问大臣：“唐武后何如主？”以鲠直著称的鲁宗道毫不犹豫地回答：“唐之罪人，几危社稷！”她默然不语。有讨好的臣僚建议仿武后故事立刘氏七庙，她询问宰执，鲁宗道反问她准备拿嗣君怎么办，于是她只得作罢。三司使程琳献《武后临朝图》以为迎合，她掷于地上，说：“我不做这种有负祖宗的事！”据说，她临死前对着仁宗拉拉自己的天子衮冕，似乎欲有所言，大臣薛奎认为她在示意穿着天子衮冕不能见先帝于地下，仁宗命改用皇后冠服入殓。
虽说刘太后未必不想效法武则天，但宋代限制女主和外戚干政的家法十分森严，大臣、台谏和其他臣僚得以援引谏阻，使刘太后纵有其心也无其胆，以致她不得不表态不做有负祖宗的事情。晚年，她召见曾反对她预政的李迪，问道：“我今日保护天子至此，你以为如何？”李迪心悦诚服地表示：当初不知皇太后盛德乃至于此。
刘太后是一位有功于宋朝统治的女政治家，史称“虽政出宫闱，而号令严明，恩威加天下”。大体说来，她的政治才干与政绩决不在其夫真宗与其子仁宗之下，其临朝时的个人品德也应基本肯定。在她听政的天圣、明道时期，不仅恢复了真宗咸平、景德年间的发展势头，还为仁宗庆历盛世奠定了基础。
明道二年（1033年），刘太后去世。宋仁宗这才知道自己并不是刘太后亲生的。原来，他的生母李氏是刘皇后的侍儿，因为长得肤色明丽，真宗让她侍寝而怀上了孕。孩子生下后，刘皇后夺为己子，让杨淑妃抚育。他从小叫刘皇后为大娘娘，叫杨淑妃为小娘娘。
李氏因为地位低下，不敢理论，默然杂处宫嫔之中。人们都畏惧刘皇后，也没人敢说明真相。仁宗即位，刘太后让李氏去为真宗守陵，隔绝这对亲生母子，以确保自己的权力。同时访得她失散多年的兄弟李用和，让这个衣食无靠的凿纸钱的小工当上了三班奉职，步步升迁，做得也并不十分绝情。
李氏是明道元年（1032年）去世的，死前虽进位宸妃，但刘太后仍打算以宫人之礼在宫外治丧。宰相吕夷简不以为然，太后大为不满，夷简从容道：“不为刘氏着想，我不敢说；倘如考虑刘氏，丧仪自应从厚。”太后终于感悟，用一品礼和皇太后服入殓厚葬。
刘太后一驾崩，有人就对仁宗添油加醋地说李宸妃死于非命。血浓于水，仁宗在下哀痛诏自责，尊生母为皇太后的同时，派兵包围了刘氏第宅，亲自哭着开棺验视，见生母穿着皇太后的冠服，在水银的养护下肤色如生，才感叹人言不可信，说：“大娘娘平生分明矣！”其后对刘氏恩礼益厚。这段历史后来演变为“狸猫换太子”的故事和戏曲，但把刘皇后刻画为阴狠刻毒的典型，与人物原型相去太远。刘皇后在这一问题上虽有自己的私心和不当行为，但对李氏的所作所为并没有灭绝天良，小说戏剧的细节描写并不可信。