唐代宗有两位皇后，睿真皇后沈氏与贞懿皇后独孤氏
睿真皇后沈氏，吴兴（今浙江湖州）人，官宦世家出身。堂伯沈从道曾任冀州刺史，广平郡太守。父亲沈易直生前曾任大理正，后被追赠为秘书监，后被唐德宗追赠为太师。
开元末年，太子李亨将沈氏赐给当时的皇长孙李俶（即李豫）。742年，沈氏在长安东宫为广平王李俶生下皇长曾孙李适，也就是后来的唐德宗。
755年，安史之乱，玄宗仓皇出逃，而沈氏以及部分宗亲未能有幸随驾出逃。756年，李豫收复洛阳，于掖庭宫中见到沈氏，其收复北地重任在身，没有迎回长安，遂李豫将沈氏安排在洛阳。然而不想洛阳再次陷落，沈氏从此下落不明，生死未卜。
762年，唐代宗即位，同年收复洛阳，并未得到沈氏下落，因此下旨寻找沈氏。779年，唐代宗去世，李适继位为唐德宗，册封生母沈氏为皇太后。
公元805年，沈氏的曾孙唐宪宗即位，追尊沈氏为太皇太后，上谥号为睿真皇后，认为沈氏已死，为其发丧，葬衣冠冢，神位主祔代宗庙。
贞懿皇后，唐代宗李豫生前最宠爱的妃子，封其为独孤贵妃，左威卫录事参军独孤颖的长女，760年生第七子韩王李迥，755年安史之乱爆发，崔王妃母族杨家被诛杀而未得礼遇，自此后独孤氏被李豫独宠专房，登基后册立为贵妃，生华阳公主。独孤氏深得唐代宗宠爱，善歌咏。大历十年（775年），染病后逝世，殡于内殿，追封为皇后，上谥号贞懿皇后。
