至道三年（997年）四月，宋太宗駕崩，其子趙恒即位，是為宋真宗。宋真宗念趙元佐乃自己同母兄長，起任趙元佐為左金吾衛上將軍，并恢復了趙元佐被宋太宗剝奪的楚王的爵位。聽任他養病不上朝，再加檢校太師、右衛上將軍。趙元佐過生日時，宋真宗賜他寶帶。趙元佐平常生活不接待人客，但是有時能預先知道要發生的事情。宋真宗曾經派術士管歸真醮齋禳災，手下人還未告訴他，趙元佐急忙說：“管歸真到了。”宋真宗聽說后說：“難道不是有物可憑嗎？”封禪泰山后，實拜趙元佐為太傅；祭祀汾陰，升為太尉兼中書令。又加任太師、尚書令兼中書令，于是拜為天策上將軍、興元牧，賜帶劍上殿，詔令上書不稱名。當時宮中失火，趙元佐上表停止領俸祿以資助完葺宮殿，宋真宗不同意。加兼雍州牧。宋真宗立皇子趙禎為太子時，兼任興元牧。乾興元年（1022年）二月，宋真宗駕崩，太子趙禎即位，是為宋仁宗。封趙元佐為江陵牧[6]，增加趙元佐的食邑。

天圣五年（1027年）十二月，趙元佐去世，享年62歲，兒子趙允升繼嗣，追贈河中牧、鳳翔牧，追封齊王，謚號恭憲。宗室子弟特給假七天，以鹵簿鼓吹送葬到永安，陪葬在永熙陵。明道二年（1033年），改封為潞王。后又改封為魏王。[7]

《宋史》（245卷）：“漢恭憲王元佐字惟吉，初名德崇，母元德皇后。少聰警，貌類太宗，帝鐘愛之。年十三，從獵近郊，兔走乘輿前，太宗使元佐射，一發而中，契丹使在側，驚異之。從征太原、幽薊。太平興國中，出居內東門別第，拜檢校太傅、同中書門下平章事，封衛王，赴上中書。后徙居東宮，改賜今名，加檢校太尉，進封楚王。”

《宋史》（245卷）：“初，秦王廷美遷涪陵，元佐獨申救之。廷美死，元佐遂發狂，至以小過操挺刃傷侍人。雍熙二年，疾少間，帝喜，為赦天下。重陽日內宴，元佐疾新愈不與，諸王宴歸，暮過元佐第。曰：“若等侍上宴，我獨不與，是棄我也。”遂發忿，被酒，夜縱火焚宮。詔遣御史捕元佐，詣中書劾問，廢為庶人，均州安置。宰相宋琪率百官三上表，請留元佐京師。行至黃山，召還，廢居南宮，使者守護。咨議趙齊王遹、翊善戴元頓首請罪，帝赦之曰：“是子朕教之猶不悛，汝等安能輔導耶？””

《宋史》（245卷）：“真宗即位，起為左金吾衛上將軍，復封楚王，聽養疾不朝，再加檢校太師、右衛上將軍。元佐生日，真宗賜以寶帶。平居不接人事，而事或預知。帝嘗遣術士管歸真為醮禳，左右未及白，元佐遽曰：“管歸真至矣。”帝聞之曰：“豈非為物所憑乎？”封泰山，真拜太傅；祀汾陰，遷太尉兼中書令。又加太師、尚書令兼中書令，遂拜天策上將軍、興元牧，賜劍履上殿，詔書不名。時禁中火，元佐表停奉稟助完宮闕，不許。加兼雍州牧。仁宗為皇太子，兼興元牧。仁宗即位，兼江陵牧。薨，年六十二，贈河中、鳳翔牧，追封齊王，謚恭憲。宗室子弟特給假七日，以鹵簿鼓吹導至永安，陪葬永熙陵。明導二年，改封潞王。又改魏王。子三人：允升、允言、允成。”