是年十月，长安上空出现了罕见的天象，日食和月食同时出现，连续五日，日月都呈现赤红色。长安城中人心惶惶，纷纷传言即将发生大事，但对于普通人来说，汉景帝的病情仍是个谜。
按照习俗，男子二十岁时应举行冠礼，寓意着成年。帝王之家举行冠礼一般要早一些，通常在十五岁。所以，刘彻虽然已经成亲，但并未举行冠礼。为了不留下遗憾，汉景帝决定在来年的正月为刘彻举行冠礼。
十二月的最后一天，天象再次出现异常，冬日里天雷滚滚，太阳呈现紫色，五星逆行掠过紫微星，月亮划过天庭。
后元三年（公元前141年）的正月十七，太子刘彻的冠礼在未央宫前的广场正式举行。刘彻先行抵达典礼台等候，吉时已到，汉景帝乘坐肩舆抵达，并在太监的搀扶下缓缓走到刘彻身边。
看着个子差不多和自己一般高的刘彻，汉景帝满是欣慰，低声道：“刘彻，以后的汉家天下就要交到你手里了，你准备好了吗？”
刘彻双膝跪下，哽咽道：“父皇，儿臣准备好了，但还离不开父皇的教导。”
汉景帝抬头看了一眼乌压压的大臣，喃喃道：“朕该谢幕了。”随后亲手将象征着成年的冠冕戴到刘彻头上。
秋天以来，汉景帝已停止了上朝，绝大多数朝臣已几个月没有一睹圣颜。冠礼结束后，汉景帝正准备对朝臣说几句话，忽然感觉一阵头晕目眩，话也说不出口，为避免当场晕倒，有损观瞻，主持冠礼的卫绾赶紧示意太监们将汉景帝扶到后宫。
一场声势浩大的冠礼就这样草草结束，朝臣们无不垂头丧气，叹息着离场。
几天之后，汉景帝的状况有所好转，太医令暗示可能是回光返照。窦太后抹着眼泪，吩咐王娡、刘彻和卫绾等三人和自己一起到汉景帝面前聆听临终遗言。
看到四人都已到齐，汉景帝挤出一丝笑容：“好，都到齐了。”
窦太后哽咽着道：“皇上，你有什么话，就告诉我们吧。”
汉景帝用虚弱的声音道：“朕死以后，太子立即即位。”众人纷纷点头，刘彻哭道：“父皇！”
“彻儿，不要哭。即位之后，你要听从太后和母后的教导，外事就交给卫绾。”
“是，父皇。”刘彻哽咽道。
“眼下边关无事，可以将李广和程不识调回长安，担任两宫卫尉，非常时期，不得出差漏。”
众人有些诧异，眼下长安局势稳定，为何如此安排呢？但既然皇上都如此说了，众人默然点头。
“彻儿，朕知道你一直有出兵匈奴的想法。朕支持你，但朕有个条件，你要答应朕。”
“父皇，您说吧，儿臣记在心里。”
“二十岁前，偃武修文，不得动兵。”
刘彻怔了一下，点头道：“是，父皇，儿臣遵命。”
正月二十七，汉景帝驾崩于未央宫温室殿，享年四十七岁。遵照汉景帝的遗旨，刘彻即日即皇帝位，是为汉武帝。这一天，他尚未满十五，虚岁十六，却已承担起了一个国家的重担。即位后，汉武帝尊窦太后为太皇太后，王皇后为皇太后。