Năm 942, Lưu Nghiễm lâm bệnh phải nằm trên giường, ông nhận thấy Tần vương Lưu Hoằng Độ và Tấn vương Lưu Hoằng Hy đều kiêu ngạo và phóng túng, còn Việt vương Lưu Hoằng Xương (劉弘昌) là người hiếu cẩn và có trí thức. Do đó ông cùng Hữu bộc xạ kiêm Tây ngự viện sứ Vương Lân (王翷) định để Lưu Hoằng Độ đi trấn thủ Ung châu, Lưu Hoằng Hy đi trấn thủ Dung châu và lập Lưu Hoằng Xương làm người kế vị. Tuy nhiên, Tiêu Ích lại thuyết phục ông rằng nếu không lập đích làm trưởng thì tất loạn, do vậy Lưu Nghiễm ngừng tiến hành kế hoạch. Ngày Đinh Sửu tháng 4 âm lịch năm 942, Lưu Nghiễm qua đời, thọ 54 tuổi. Lưu Hoằng Độ kế vị, tức Nam Hán Thương Đế.