被后世誉为西汉“中兴之君”。朝廷根据其生平功绩，为其上谥号“孝宣皇帝”——“宣”字在谥法中意为“圣善周闻”，即表彰其圣明、善政且广闻博识的执政表现。
十二月癸巳日（前48年1月29日），太子刘奭正式即位，是为汉元帝。元帝即位后，遵循宣帝遗愿，于初元元年正月辛丑日（前48年2月6日）将宣帝灵柩安葬于杜陵（今陕西西安东南）——杜陵是宣帝早年选定的帝陵，此前已历经多年修建，其规制简约而庄重，与宣帝早年的节俭作风相符，也成为西汉帝陵中保存较为完好的一座。
宣帝驾崩后，虽享有“孝宣皇帝”的谥号，但并未立即获得庙号。西汉时期，庙号的授予极为严格，仅对国家有重大贡献的帝王才会赐予，如汉高祖刘邦（太祖）、汉文帝刘恒（太宗）、汉武帝刘彻（世宗）等。
汉平帝元始四年（4年），在大司马王莽的提议下，朝廷为宣帝追上庙号“中宗”，表彰其“中兴汉室”的功绩——“中宗”意为“中兴之主”，标志着宣帝在西汉帝王中的地位得到官方认可，与太祖、太宗、世宗并列，成为西汉“四宗”之一。
东汉建立后，光武帝刘秀对宣帝的功绩极为推崇，认为其“治世之盛，近古罕见”。建武十九年正月庚子日（43年2月13日），刘秀下诏再次追尊孝宣皇帝庙号为“中宗”，重申其“中兴汉室”的历史地位，进一步巩固了宣帝在汉代帝王中的崇高形象。
宣帝的“中宗”庙号，不仅是对其个人执政生涯的肯定，更成为后世评价“中兴之君”的标杆——他在位期间，既纠正了汉武帝后期的弊政，又延续了西汉的强盛，其治世经验对后世王朝的统治产生了深远影响，也让“孝宣中兴”成为中国历史上著名的治世之一。