传说某天武帝去李研宫中，忽觉头痒，于是用李研的玉簪搔头，这事后来传到后宫，人人学李研的样子，头上插上玉簪，一时间长安玉价倍增，“玉搔头”一说，从此而来。
一年后李研生下一子，封为昌邑王。产后因为经血失调，卧病在床，日渐憔悴。于是不再见汉武帝一面，任凭大帝苦苦哀求，终是不能如愿。李研病中哀求汉武帝善待她的孩子和兄弟。汉武帝心如刀绞，却是欲罢不能。
直到大帝走出房门，李研才对宫女们说，“凡是以容貌取悦于人，色衰则爱驰;倘以憔悴的容颜于皇帝见面，以前那些美好的印象，都会一扫而光，还能期望他念念不忘的照顾我的儿子和兄弟吗?”
李研死后，汉武帝果然伤心欲绝，以皇后之礼厚葬，并亲自让画工绘制他印象中的李研形象，悬挂在甘泉宫中，旦夕徘徊瞻顾，低徊嗟叹。由于对李研的钟爱，汉武帝将李延年提升为协律都尉，对其弟李广利更是关爱，封为贰师将军。
汉武帝在李研死后，茶饭不思，于是招一个方士在宫中招神换魂，希望能见李研一面，方士折腾了三天三夜，灯烛辉煌，歌声喧天，忽然灯烛尽灭，浮云掩月，遥见纱帐中隐约一美人，武帝急呼夫人，却芳踪已无。
终是这样一种虚无缥缈的相见，也让武帝眷恋不止，作诗以纪念：“是耶，非耶，立而望之，偏何姗姗来迟?”“姗姗来迟”成语出自于此。
《拾遗记》则说，汉武帝招的方士名叫董仲君，方士花了十年功夫在海外找到让魂魄依附的奇石，刻成李研的模样放在青纱帷幕之中，武帝高兴万分，想要走进李研身边，方士却说那石头有毒，靠近不得。汉武帝大失所望却又相思难耐，随后修筑了梦灵台，来祭奠李研。
汉武帝死后，托孤大臣霍光，请求继位的汉昭帝追封李研为皇后，并将其衣物与汉武帝合葬，以慰籍其相思之苦，真真的演绎了一段人鬼情未了的佳话。
