Năm 18 tuổi Phạm Thị Uyển lấy Mai Thúc Loan. Khi Mai Thúc Loan khởi nghĩa thắng lợi lên ngôi hoàng đế, bà trở thành hoàng hậu. Quân Đường thua trận nhưng không chịu bỏ mộng xâm lăng. Bởi vậy, nhà Đường sai Dương Tư Húc mang 10 vạn quân sang đánh. Thế giặc mạnh làm cho đội quân gồm những nông dân khởi nghĩa phải lui dần rồi bị tan vỡ.

Trong trận quyết chiến ở phủ thành Tống Bình, hoàng hậu Phạm Thị Uyển cũng dẫn đầu một cánh quân thủy giao chiến ác liệt với quân địch trên dòng Tô Lịch. Bấy giờ sông Tô còn là một nhánh của sông Hồng và là mặt án ngữ phía tây của thành Đại La. Thế giặc mạnh, quân ta bị đuối dần. 

Thế cùng lực kiệt nhưng quyết không để rơi vào tay giặc, hoàng hậu Phạm Thị Uyển đã nhảy xuống sông Tô Lịch tự vẫn. Xác bà trôi dạt đến địa phận trang Nhân Mục (nay là làng Hòa Mục) thì được nhân dân lén vớt lên chôn cất, rồi lập đền thờ. Đó chính là đền Dục Anh ngày nay nằm trên đường . Nguyễn Ngọc Vũ, quay mặt ra sông Tô Lịch ở đoạn gần cầu Trung Hòa.

Đền thờ Dục Anh bên sông Tô Lịch là nơi thờ nữ tướng - hoàng hậu Phạm Thị Uyển

7 thế kỷ sau, vào thời nghĩa quân Lam Sơn tiến lên tổng công kích quân Minh, một lần Lê Lợi nghỉ đêm ở miếu Dục Anh được thần báo mộng sẽ âm phù cho quân khởi nghĩa diệt giặc. Vậy là mối thù hơn 7 thế kỷ trước của bà đã có dịp trả khi bà phù giúp Bình Định Vương Lê Lợi đánh tan giặc phương Bắc. Cũng nhờ đó, sau này khi lên ngôi vua, Lê Lợi đã sắc phong cho bà là Khiêm Sung đại vương.

Ngày nay, Khiêm Sung đại vương được thờ ở đền Dục Anh, nơi xác bà trôi về sau khi tuẫn tiết và đình làng Hòa Mục. Hơn ngàn năm qua, nhân dân vẫn kính cẩn thờ tự người nữ anh hùng. Trước khi triều Lê phong cho bà là Khiêm Sung đại vương thì từ thế kỷ 8, dân địa phương đã lén lập miếu thờ bà ngay tại nơi xác bà trôi về. Trong tâm chí người dân, vị hoàng hậu dũng cảm đã là một vị thành hoàng che chở cho dân làng từ lâu. 

Tiếp bước Bà Trưng, Bà Triệu, hoàng hậu Phạm Thị Uyển đã làm cho lịch sử phải nhìn nhận lại vai trò của người phụ nữ. Bà là một điển hình tiêu biểu cho bản sắc Việt Nam nói chung, bản sắc người phụ nữ nói riêng. Nếu như sinh thời nhà văn Nguyễn Đình Thi từng nói: “dân tộc ta có tướng giỏi cầm quân và người phụ nữ là đáng để nói với thiên hạ” thì ở trong một hình tượng hoàng hậu Phạm Thị Uyển dường như có sự tích hợp cả hai cái đó. Là hoàng hậu “mẫu nghi thiên hạ” nhưng bà cũng là một dũng tướng dám anh dũng hi sinh ngay giữa trận tiền để bảo vệ độc lập tự do của Tổ quốc.