，刘武又入京朝见皇帝，呈上奏折请求留住京师，汉景帝没有答应。刘武回到梁国后，心神恍惚，闷闷不乐，就到北方的良山（今：梁山县）打猎散心，有人献上一头背上长着脚的牛，刘武对它感到特别厌恶。当年的六月中旬，刘武得了热病，六天后去世，葬于永城芒砀山。在位23年，谥号为孝，故号梁孝王。汉武帝在位期间，依照推恩令，梁国被一分为五。陈琳的说梁孝王的坟墓曾经被曹操挖掘，甚至出现破棺裸尸的场景。
子女.刘武和王后李氏等共生育了5子5女。