武惠妃深恨张九龄，欲必除之。黄门侍郎李林甫揣摩惠妃的心意，时常说寿王的好话，惠妃对他相当器重。由是，武惠妃与李林甫串通一气，内外排挤。不久，张九龄被罢官，由李林甫取代其位。
开元二十五年(737年)四月，杨洄再次向武惠妃构陷三位亲王，说他们三个与太子妃薛氏之兄薛锈共谋异事。武惠妃便设计派人去召三王入宫，说是宫中有贼，想请他们帮忙，而他们也答应了。武惠妃接着又告诉唐玄宗：“太子跟另外两个王爷要谋反了!他们穿铁甲进宫了!”玄宗派人察看，果真如此，此时贤相张九龄已罢官，便找宰相李林甫商议。
李林甫说：“这是陛下的家务事，不是臣等应该干预的。”玄宗便下定决心，废三王为庶人，并赐薛锈死。不久，三位庶人皆遇害，天下人都为他们感到冤枉。
自陷害三王后，武惠妃多次见到他们的鬼魂，因此惊恐害怕成疾，大病不起。请巫师作法事，请和尚作佛事，并为他们改葬，甚至用处死的人来陪葬，都没有用。
开元二十五年十二月，武惠妃因惊怖过度而亡，享年三十八岁。可怜武惠妃，虽美艳而阴狠，却谋夺皇后位和谋改储君皆不成，且冤死皇后和三王，以至死时因恐怖而变得瘦骨嶙峋，以至李隆基都不敢探视。她过世后，鬼魂作祟的事也自然消失了。
唐玄宗之子李琮请示是否需要按照皇后丧仪，让所有皇家子女服丧，唐玄宗没有准许，而是沿用妃嫔丧仪仅让其亲生子女服丧。死后虽追赠她皇后之位，谥曰贞顺皇后，葬于敬陵，并立庙祭祀，然其构陷王皇后，谋害三皇子之事人尽皆知，乾元年间，被唐肃宗废去一切皇后祠享。
武惠妃死后，唐玄宗一度精神萎靡，似乎一下子老了许多。他退朝以后，经常一个人站在武惠妃生前居住过的寝宫，沉默不语。事情发展到后来，他甚至把宫女