针对晚唐积重难返的宦官专权、北司干政核心难题，李忱早有根除之心，却受限于朝堂格局、禁军兵权、祖宗旧制，无法推行彻底的雷霆变革。他曾以论诗论文、闲谈艺文为名义，单独召翰林学士韦澳入宫，屏退所有宦官侍从、隔绝内外耳目，私下询问朝野实情：“近日外间舆论，对宦官权势熏天、干预朝政之事，如何评价？”
韦澳谨慎对答：“陛下英明决断、威严震慑朝野，如今宦官势力已然大为收敛、不敢肆意妄为。”
宣宗深知这只是表面收敛、治标不治本，宦官根基盘根错节、根深蒂固。虽无法一举根除，他依旧步步为营、多方制衡、竭力压制阉党势力。宦官内园使李敬实依仗宦官权势、嚣张跋扈、蔑视朝纲，路遇当朝宰相郑朗，竟敢自持贵势、不下马行礼、倨傲无礼、藐视南衙百官。
李忱得知后雷霆震怒，当即严惩，剥夺李敬实全部官服职权、废除宦官身份，发配南衙司署充当贱役，狠狠打压宦官嚣张气焰。同时立下新规：但凡藩镇节度使获罪失职，其所辖监军宦官一体连坐追责，倒逼监军宦官不敢肆意干预地方军政、勾结藩镇。
依照李唐旧制，朝廷为制衡禁军宦官、防止左右军权归于一人，定下轮换规制：罢免左神策护军中尉，必从右军择人继任；罢免右军护军中尉，必从左军选人替补，以此相互制衡、防微杜渐、杜绝宦官独掌禁军。
而李忱驭下极重莫测之威、不循旧例、不拘成规，大中一朝每次更替左右护军宦官，皆直接从本军内部择人继任，规制无常、心思难测，让宦官集团无从揣摩帝王心意、无法提前结党布局、把持军权，持续削弱阉党对禁军的固化掌控。
大中八年（854年），李忱深知宦官祸/国、终为大患，遂与心腹宰相令狐绹暗中密谋，筹划系统性裁抑、清除跋扈宦官、彻底扭转北司专权格局。奈何君臣密议不够缜密，密谋不慎泄露，被宦官集团侦知。
此事过后，南北衙矛盾彻底激化、势同水火，原本稍有缓和的南衙北司之争再度加剧、愈演愈烈，宦官集团自此心存戒备、抱团对抗皇权，宣宗彻底错失根除宦官专权的最佳时机，这一晚唐绝症最终延续至唐末，成为王朝覆灭的重要诱因。
尽管李忱登基之后夙兴夜寐、忧勤无怠、终日勤政不敢懈怠，竭力以人力匡扶国运，奈何晚唐地气已衰、天时不济，大中年间天下水旱灾害连年频发、南北州县屡遭灾荒，百姓屡受天灾之苦、民生屡受重创。
自大中十二年（858年）起，朝政吏治渐有松弛、边镇将帅用人失当、管控失序，压抑已久的藩镇隐患再度爆发，四方军乱接连四起：宣州都将康全泰驱逐观察使郑薰、湖南都将石再顺驱逐观察使韩琮、广州都将王令寰驱逐节度使杨发、江西都将毛鹤驱逐观察使郑宪。
四方藩镇兵变、逐帅据城、州县动荡，朝野震动。危急之时，李忱临危不乱、调度有度，精准选派能臣良将分道平乱：命崔铉兼领宣池歙三州观察使、温璋出任宣州刺史、蔡袭镇抚湖南、李承勋镇守广州、韦宙安抚江西。
一众能臣奉旨赴任、各司其职，迅速镇压四方叛乱、安抚乱地民心、重整地方秩序，成功稳住大中晚年的天下局势，避免晚唐王朝提前陷入崩乱，维系了大中之治最后的安定局面。
唐宣宗李忱执政中后期，缔造大中之治、安定晚唐残局，文治武功皆有可观。然历代贤君晚年多有求长生、慕仙道之弊，李忱亦未能免俗。其晚年久居帝位、操劳国事，身心疲惫，愈发希冀延年益寿、久掌朝政，以毕生之力彻底肃清晚唐积弊、永续中兴盛世。因此日渐笃信方术、崇奉道教，常年服食丹药，寄望以仙家丹饵固本延寿、延年永续治世。
自大中十三年（859年）五月开始，李忱长期服用太医李元伯专门炼制进献的长年仙丹。此类丹药以金石朱砂、烈火煅炼而成，药性燥热刚烈、剧毒暗藏，短期使人精神亢奋，长久服食则热毒积身、侵蚀脏腑、耗损真元。长年累月的丹毒淤积体内，终于彻底爆发，致使宣宗丹药中毒、元气溃散，身体骤然崩坏。
丹毒发作之后，其病症极为凶险，史载**“病渴且中燥”**：体内烈火焚腑、五心烦热、口干舌燥、津液枯竭，终日渴饮不止却难解内燥，心神烦躁、寝食难安、脏腑受损、气血衰败。丹毒急症缠身，让一向勤政不息、每日临朝理政的李忱，身体彻底垮塌，一连月余无法登殿视朝、处置政务。
帝王久不临朝，大内深宫封锁消息、隐匿病情，朝堂百官虽人心惶惶、暗自忧虑，却无人知晓帝王真实病况。曾经清明有序、日日运转的中枢朝政，因帝王重疾卧床而骤然停滞，晚唐刚刚稳固的中兴局面，瞬间笼罩上一层浓重的阴霾。
帝王重疾缠绵、药石无医、丹毒难救，耗尽最后生机，大中十三年秋，一代中兴明君走向人生终点。关于宣宗驾崩的确切时日，新旧唐书留存细微史料差异：依据《旧唐书·宣宗纪》记载，为大中十三年八月七日（公元859年9月7日）；而《新唐书》则记载为八月十日（9月10日）。
最终，在秋气肃杀、深宫寂寂的大明宫内，李忱龙驭宾天、溘然长逝，享年五十岁。
自登基蛰伏三十七年、励精图治十三年，他以大智若愚之忍、恩威并施之术、勤政爱民之心，挽晚唐颓势、终结百年党争、收复河西故土、澄清晚唐吏治，缔造晚唐唯一的治世荣光。其一生始于卑微隐忍，终于功成身陨，半生韬晦、半生中兴，终成一代贤君典范。
宣宗驾崩之后，满朝文武悲恸举哀，群臣合议上谥，定谥号为圣武献文孝皇帝，庙号宣宗。依大唐帝王礼制，定名庙号、定格一朝功业，正式载入李唐帝统、入祀太庙、世代供奉。
大中十四年（860年）二月，朝廷完备国丧礼制，择吉地、行大葬，将唐宣宗灵柩正式安葬于贞陵。贞陵坐落于今陕西省咸阳市泾阳县境内，依山为陵、规制庄严，承袭盛唐帝王陵寝格局，长眠于此的宣宗，也成为晚唐为数不多得以配享盛唐陵寝规制的中兴帝王。
十余年后，咸通十三年（872年），唐懿宗李漼感念先帝宣宗拨乱反正、再造社稷、中兴大唐的盖世功业，认为原有谥号不足以尽述其功德，遂下诏为宣宗追加尊谥，最终定完整谥号为：元圣至明成武献文睿智章仁神聪懿道大孝皇帝。
这一极尽尊崇的超长谥号，囊括“圣、明、武、文、智、仁、孝”诸般至美之德，是晚唐帝王对宣宗一生文治武功、仁德君道、济世大功的最高盖棺定论。只是令人唏嘘的是，宣宗呕心沥血、苦心维系的大中之治与晚唐中兴局面，自其驾崩之后便迅速崩塌，后继帝王庸弱怠政、宦官再度专权、藩镇复叛、朝政复乱，大唐王朝彻底步入末路黄昏，再无复兴之机。