傳說中的包公最輝煌的功績是審出了發生在宮中的一件大案—— 狸貓換太子案，替宋仁宗皇帝找回了自己的親生母親。《三俠五義》中用了好幾個回目大肆渲染了這件事。那是宋真宗第一個皇后死後的事情。當時，劉妃和李妃都懷了孕，很顯然，誰生了兒子，誰就有可能立為正宮。劉妃久懷嫉妒之心，唯恐李妃生了兒子被立為皇后，於是與宮 ​​中總管都堂郭槐定計，在接生婆尤氏的配合下，乘李妃分娩時由於血暈而人事不知之機，將一狸貓剝去皮毛，血淋淋，光油油地換走了剛出世的太子。劉妃命宮女寇珠勒死太子，寇珠於心不忍，暗中將太子交付宦官陳琳，陳琳將太子裝在提盒中送至八賢王處撫養。再說真宗看到被剝了皮的狸貓，以為李妃產下了一個妖物，乃將其貶入冷宮。不久，劉妃臨產，生了個兒子，被立為太子，劉妃也被冊立為皇后。誰知六年後，劉后之子病夭。真宗再無子嗣，就將其皇兄八賢王之子（實為當年被換走的皇子）收為義子，並立為太子。一日，太子在冷宮與生母李妃見了面，母子天性，兩人都面帶淚痕。劉后得知後，拷問寇珠，寇珠觸階而死。因此，劉后在真宗面前進讒言，真宗下旨將李妃賜死。小太監余忠情願替李妃殉難，放出李妃。另一太監秦鳳將李妃接出，送往陳州，秦鳳也自焚而死。李妃在陳州無法生活，只落得住破窯、靠乞食為生。幸虧包拯在陳州放糧，得知真情，與李妃假認作母子，將李妃帶回開封。此時，真宗早已死去，李妃的兒子已經做了皇帝，史稱宋仁宗。包拯又趁進宮向仁宗狄皇后賀壽之機，將李妃帶進宮中，李妃才得以與自己的親生兒子仁宗見面，並道出了真相。後來，包公又設計讓郭槐供出真相。已做了太后的劉氏知道陰謀敗露，自盡而死。由於包拯在這一案中立了大功，被仁宗任為首相。整個故事生動曲折，有頭有尾，於是有人把它編成戲劇，搬上舞台，在社會上造成很大影響。

之所以出現狸貓換太子這個故事，就是因為歷史上仁宗確有認母一事。據歷史記載，宋仁宗既非皇后所生，也非皇妃之子，而是侍奉真宗劉德妃的宮女李氏所生。仁宗生下後，劉德妃將其收為己子，親加撫養，後來在年幼時即繼了皇位。這樣，劉德妃就成了皇太后。由於仁宗年幼不能理政，乃由劉太后垂簾聽政。仁宗並不知道自己生母是李氏，朝中大臣畏懼太后之威也不敢說。但劉太后仁慈厚道，當仁宗生母李氏病重時，劉太后將其由宮女晉升為宸妃。後來李氏病故，劉太后還以皇后之禮給予厚葬，這對一位宮女出身的人來說，也是備極哀榮了。過了若干年，劉太后逝世後，仁宗左右有人奏明仁宗：“陛下乃李宸妃所生，宸妃死於非命。”言下之意，宸妃乃劉后所害。究竟如何，仁宗自然要查清。好在宸妃靈柩尚在，於是仁宗親看開啟宸妃之棺察視。宸妃遺體由於有水銀保護，故其膚色就像活人一般，並非被人害死模樣。再看她的冠服，確如皇后。這就證明當初宸妃確實因病而死，劉太后也確實將宸妃按皇后禮安葬。仁宗看到這一切，感慨地說道：“人言哪能相信啊！”由此可知，劉妃、李妃確有其人，但其事絕非傳說的那樣。

“仁宗認母”這一事件整個過程，也與包拯毫無關係。這件事發生在仁宗親政之前，也就是仁宗明道元年（公元1032年）以前，而此時包拯還是一個布衣百姓。直到仁宗景祐四年（公元1037年），29歲的包拯才考中進士，本被派到建昌縣（今江西永修）任職，由於包拯為孝敬年事已高的雙親，請求回到家鄉附近任職，於是在和州（今安徽和縣）做官。但由於還不在父母身邊，包拯又辭職回家，孝養雙親多年。直到雙親去世，包拯守喪期滿，才在親友勸告下，離家去天長縣（今屬安徽）任職，而這時他已經40歲，步入中年了。所以，在很長一段時間裡，他都沒有去過京城，哪能幫助仁宗尋找生母呢！

關於趙禎的身世，有一種至今流傳的說法，這就是“狸貓換太子”的故事。主人公的傳奇經歷幾乎家喻戶曉，婦孺皆知。清末成書的小說《三俠五義》稱劉氏、李氏在真宗晚年同時懷孕，為了爭當正宮娘娘，劉妃工於心計，將李氏所生之子換成了一隻剝了皮的狸貓，污衊李妃生下了妖孽。真宗大怒，將李妃打入冷宮，而將劉妃立為皇后。後來，天怒人怨，劉妃所生之子夭折，而李妃所生男嬰在經過波折後被立為太子，並登上皇位，這就是仁宗。在包拯的幫助下，仁宗得知真相，並與已雙目失明的李妃相認，而已升為皇太后的劉氏則畏罪自縊而死。

自宋朝以來，由於小說、戲劇等各種為人們喜聞樂見的藝術形式的演繹，仁宗生母之謎日益鮮活生動，備受世人關注。儘管歷朝歷代增加、刪改了不少或虛假或真實的內容，而且，戲曲和小說中情節也不盡相同。然而，這一故事本身就是一件大案，仁宗究竟是真宗後劉氏之子，還是妃子李氏親生，無論是小說，還是戲曲，幾乎眾口一辭，認定仁宗是李妃所生，而非劉皇后之子。

事實也大體如此。李氏本是劉后做妃子時的侍女，莊重寡言，後來被真宗看中，成為后宮嬪妃之一。在李妃之前，真宗后妃曾經生過5個男孩，都先後夭折。此時真宗正憂心如焚，處於無人繼承皇位的難堪之中。據記載，李氏有身孕時，跟隨真宗出遊，不小心碰掉了玉釵。真宗心中暗卜道：玉釵若是完好，當生男孩兒。左右取來玉釵，果然完好如初。這一傳說從側面反映出真宗求子若渴的迫切心態，也是真宗無奈之餘求助神靈降子的真實寫照。雖然不盡可信，但可以肯定的是，李氏後來的確產下一個男嬰。真宗中年得子，自然喜出望外。仁宗趙禎還未來得及睜開眼睛記住自己親生母親的容顏，便在父皇真宗的默許下，被一直未能生育的劉氏據為己子。生母李氏懾於劉后的權勢，只能眼睜睜看著自己的孩子被別人奪去，卻不敢流露出任何不滿情緒，否則不僅會危害自身，也會給親生兒子帶來災難。

乾興元年，13歲的仁宗即位，劉氏以皇太后身份垂簾聽政，權傾朝野。後人或許是出於男權意識，或許是基於正統觀念，將劉后比作唐代的武則天，而對她當政非議甚多。加上宋初有過兄終弟及的先例，而真宗又確有一個能幹的弟弟涇王趙元儼， ​​便出現了許多傳聞，說劉后在真宗臨終時，以不正當手段排斥趙元儼， ​​從而攫取了最高權力。流傳最廣的一種說法稱，在真宗病逝前最後一刻，真宗用手指了指自己的胸，又伸出五指，再展三指，以示意叩榻問疾的諸大臣。後有人臆測，當時真宗是想讓自己的弟弟，也即小說戲文中知名度極高的“八千歲”元儼攝政並輔佐趙禎。但劉后於事後派人對大臣解釋說，官家所示，僅指三、五日病可稍退，別無他意。元儼聞聽此事後，發現自己已成為劉后當權的障礙。為了避免遭到劉后的殘酷政治打擊，他立即閉門謝客，不再參與朝中之事，直至劉后去世，仁宗親政。

然而，傳聞畢竟不是事實。據可靠資料記載，真宗病危時，惟一不放心的就是自己年幼的兒子，生怕皇位落入他人之手。他最後一次在寢殿召見了大臣們，宰相丁謂代表文武百官在真宗面前信誓旦旦地作出承諾，皇太子聰明睿智，已經作好了繼承大統的準備，臣等定會盡力輔佐。更何況有皇后居中裁決軍國大事，天下太平，四方歸服。臣等若敢有異議，便是危害江山社稷，罪當萬死。這實際上是向真宗保證將全力輔佐新皇帝，決不容許有廢立之心。真宗當時已經不能說話，只是點頭微笑，表示滿意。事實上，真宗晚年，劉皇后的權勢越來越大，基本上控制了朝政，再加上宰相丁謂等人的附和，因而真宗的擔心並非毫無道理。真宗留下遺詔，要“皇太后權同處分軍國事”，相當於讓劉后掌握了最高權力。

這樣，仁宗就在養母的權力陰影下一天天長大。劉太后在世時，他一直不知先皇嬪妃中的李順容就是自己的親生母親。這大概與劉太后有直接關係，畢竟她在后宮及朝廷內外都能一手遮天。在這種情況下，恐怕不會有人冒著生命危險告訴仁宗身世秘密的。明道二年，劉太后病逝，仁宗剛 ​​剛親政，這個秘密也就逐漸公開了。至於是誰最早告訴仁宗實情的，已很難弄清楚，凡是那些與劉太后不和的人均有可能向仁宗說明真相，但可能性最大的當是“八千歲”皇叔趙元儼和楊太妃。趙元儼自真宗死後，過了10餘年的隱居生活，閉門謝客，不理朝政，在仁宗親政之際，趙元儼突然復出，告以真相，應該是情理之中。楊太妃自仁宗幼年時期便一直照料其飲食起居，仁宗對她也極有感情，在宮中稱劉后為大娘娘，呼楊太妃則為小娘娘，楊太妃在那樣的政治環境中說出實情也是極有可能的。無論如何，仁宗了解了自己的身世。

蒙受了20年的欺騙，生母也在明道元年不明不白地死去，當仁宗知道自己的身世後，其震驚無異於天崩地陷。他抑制不住內心的悲傷，一面親自乘坐牛車趕赴安放李妃靈柩的洪福院，一面派兵包圍了劉后的住宅，以便查清事實真相後作出處理。此時的仁宗不僅得知了自己的身世，而且聽說自己的親生母親竟死於非命，他一定要打開棺木查驗真相。當棺木打開，只見以水銀浸泡、屍身不壞的李妃安詳地躺在棺木中，容貌如生，服飾華麗，仁宗這才嘆道：“人言豈能信？”隨即下令遣散了包圍劉宅的兵士，並在劉太后遺像前焚香，道：“自今大娘娘平生分明矣。”言外之意就是劉太后是清白無辜的，她並沒有謀害自己的母親。

李氏是在臨死時才被封為宸妃的，劉太后在李妃死後，最初是想秘而不宣，準備以一般宮人禮儀舉辦喪事。但宰相呂夷簡力勸大權在握的劉太后，要想保全劉氏一門，就必須厚葬李妃，劉后這才意識到問題的嚴重性，決定以高規格為李宸妃發喪。生母雖然厚葬，但卻未能沖淡仁宗對李氏的無限愧疚，他一定要讓自己的母親享受到生前未曾得到的名分。經過朝廷上下一番激烈爭論，最終，將真宗的第一位皇后郭氏列於太廟之中，而另建一座奉慈廟分別供奉劉氏、李氏的牌位。劉氏被追謚為莊獻明肅皇太后，李氏被追謚為莊懿皇太后。奉慈廟的建立，最終確立了仁宗生母的地位，同時也意味著年輕的仁宗在政治上的日益成熟，逐漸擺脫了劉太后的陰影。