随即用绶带自缢而死。他宠幸的姬妾郭昭君等二人都自杀。汉宣帝加恩，赦免刘胥的几个儿子死罪，都免为庶人，赐刘胥谥号为厉王。
刘胥被剥夺射陂草田之后，他的宫园中枣树突然长出十几根嫩茎，茎正红色，叶子像素丝一样的白。池水变红，鱼死。白天有老鼠在王后庭中后肢站立起舞。刘胥对姬妾南等人说：“枣、水、鱼、鼠这些怪异很可恶。”过了几个月后，诅咒之事果被发觉。
他的个人作品:瑟歌（也就是广陵王歌）欲久生兮无终，长不乐兮安穷！奉天期兮不得须臾，千里马兮驻待路。黄泉下兮幽深，人生要死，何为苦心！何用为乐心所喜，出入无悰为乐亟。蒿里召兮郭门阅，死不得取代庸，身自逝。
关于历史评价班固《汉书》：“胥壮大，好倡乐逸游，力扛鼎，空手搏熊彘猛兽。动作无法度，故终不得为汉嗣。”
陵墓，为天山汉墓，亦称广陵王墓，是刘胥夫妇同茔异穴合葬墓，位于江苏省高邮市湖西天山镇，1979年市采石场在开采石料时发现。墓坑深18米，东西宽23米，南北长28米，墓道长60米，墓顶封土5米有余，墓室填土约两万方。棺木南北长16.65米，东西宽14.28米，以珍贵楠木制成，折合木材545.56立方米，以结构复杂，规模庞大，稳重壮观，构件比例协调。
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