次代的天皇的候选者尚未确定时得了病，仁和3年8月25日皇子源定省（后来的宇多天皇）被立为亲王，次年的8月26日被立为太子。立太子当日天皇驾崩，享年58岁，于是定省亲王登基。普遍认为光孝天皇致力于复兴宫中仪式，并且还是长于各项技艺的文化人。据传他还擅长和歌、和琴等，并仿照桓武天皇的先例恢复了鹰猎。另外，由于光孝天皇在亲王时代担任过相扑司别当，所以他即位后鼓励相扑。晚年有志于政治改革，并计划在被认为是其亲王时代住所的宇多院附近建造敕愿寺，但都未果而终。宇多天皇继承其衣钵，开拓了“宽平之治”，建立了仁和寺。