王小波、李顺起义在坚持了一年多时间后，被残酷镇压，三万多名起义军战士英勇战死，八名首领被俘遇害。惟独李顺的下落不明，其结局到底如何？究竟死于何时，这一问题自成都被官军占领时起就不得而知，此后歧义丛生，一直没有弄清楚。
四川农民起义的消息很快传到了宋廷，淳化五年(994)正月，宋太宗任命亲信宦官王继恩为西川招安使，率军入川，镇压起义。二月初，起义军攻占成都建立政权的消息再次传到京城，朝廷为之震动，太宗又命诸路军马受王继恩节制，浩浩荡荡开进四川。由于起义军在战略调整上出现错误，使宋军入川后进军顺利，且一路上屠杀起义军与民众。起义军在川北的州县不断丢失而全线撤退，宋军尾追至成都。
当时成都驻有起义军十几万人，在李顺的指挥下奋起抵抗，战斗异常激烈。但起义军毕竟缺乏大规模作战的训练和经验，五月七日，宋军突破坍塌的城墙，冲进城内。起义军经过街市内的浴血奋战，终不敌官兵，殉难者有二三万多人，重要领导者八人被捕，后被宋军解往开封途中杀害。惟独李顺的下落，各种传说扑朔迷离。
首先，官军向朝廷报告“斩获贼首李顺首级”。据《宋会要辑稿·兵》载，淳化五年四月，王继恩派使者奏报：乱贼已平息，斩获李顺首级，并俘获其他首领。《宋朝事实》卷一七载，淳化五年五月，宋军破贼兵十余万，斩首三万级，俘获李顺及伪官甚众。《宋史·太宗纪》也说宋军在成都镇压起义后，俘获李顺，后杀李顺党八人于凤翔市。时人对其不验明正身，也不押送京都就处死的做法就已产生疑惑。王明清《挥尘后录》载，李顺之乱平定后，有军官张舜卿密奏说：“臣闻李顺已逃走，诸将所俘获的不是李顺。”太宗说：“讨平乱贼才几天，你怎么知道的？是妒忌众将之功，而想害他们吗？”太宗怒叱之，甚至想杀了他，最后免其官职。说明统治者不愿正视李顺逃脱的事实，宋太宗确认李顺已被捕杀，并定下调子，不允许有其他说法。但也正反映了当时的确可能存在这一事实：李顺并没有被官军俘获和被杀。所以如《东都事略》的记载就已比较模糊，其卷三云：淳化五年五月，“破贼十万，遂克成都，李顺之党并伏诛”。
其次，说李顺在成都陷落时，被乱兵杀害的可能性较大。杨升庵《全蜀艺文志》卷四五，有淳化五年时任西川随军转运使的工部郎中刘锡的一篇歌颂太宗的文字《至道圣德颂》，其中在述及宋军攻陷成都及李顺的最后下落时说：“李顺力屈势穷，藏于群寇，乱兵所害，横尸莫知，既免载于槛车，亦幸逃于袅首。”刘锡是亲身参加了这场镇压起义军活动的官员，深悉内幕情况，所以他说李顺并没有为官军所俘获，应是有确凿根据的;然而说李顺在战乱中被杀，由于没有找到尸体和首级，也只能是一种猜测。
再有，说李顺在破城之时，就已失踪，后去向不明。陆游《老学庵笔记》卷九云：在宋军进攻成都，即将破城之际，李顺忽然召来数千僧人，以菜饭招待，以念经祈福。又招儿童数千，皆就府第削发剃度，穿好僧衣。早晨天微亮之际，这些僧人分东西两门出去，一直到走完，李顺也不知去向，估计是剃度后混在僧人队伍中逃遁了。第二天，宋军入城，逮捕得一位有美髯之壮士，相貌颇似李顺，遂杀之，其实不是李顺。当时川人的确有传言，说李顺逃至荆渚一带，入一僧寺。
那么，李顺逃脱后的结局如何呢？据《续资治通鉴长编》记载，天禧元年(1017)，判决广州居民李延志黥面发配安州。咸平年间，四川王均兵变，延志时居益州(今四川成都)，与王均裨将崔麻胡较熟，兵变平定后，延志回广州，与当地怀勇许秀等饮酒，常谈及王小波故事。许秀怀疑他就是李顺，便到当地官府告发，又叫其他营卒来作证。官府把李延志逮捕并扭送到京都开封。御史审讯此案后认定，此李顺是假的，所以判李延志发配，许秀等杖脊而遣回。开始，枢密院以为俘获真李顺，而向朝廷称贺。然而御中台审问的结果却不是，枢密院大臣还是趋向于以假当真，结案上报。知杂御史吕夷简反诘道：“可以这样欺骗朝廷吗？”最后以事实上奏，而忤大臣之意。
上述故事在《宋史·吕夷简传》中也有相同记载，就是说元禧年官府所抓捕的李延志，御史台审讯的结论是假李顺，为这事御史吕夷简与枢密使王钦若之间还产生过争执和矛盾。然而陆游《老学庵笔记》却说：“及真庙天禧初，(李)顺竟获于岭南，初欲诛之于市，且令百官贺。吕文靖为知杂御史，以为不可，但即狱中杀之。人始知舜卿所奏非妄也。”陆游的文中并没有捕捉到的是“假李顺”之含意，吕夷简的“以为不可”应是不可公开杀害之意，因为早在淳化五年，朝廷就宣布李顺已处极刑，此时若再“诛之于市”，无疑是不妥的，，但可以秘密杀害，所以“即狱中杀之”。那么，《长编》与陆游哪个正确呢？不过它至少证实了李顺的确没有在淳化五年成都攻破后被官军俘杀。
沈括《梦溪笔谈》卷二五说：仁宗景祐年间，有人报告李顺尚在广州，后被巡检使臣陈文琏捕得，年已七十多岁，推验正身，乃真李顺。于是用囚车押送京城，复审此案，皆得实情。朝廷因平蜀将士功赏已行，李顺也早已宣布斩首，所以不欲再公布此事，只在狱中暗中处死李顺，赏陈文琏升官二级。还说：文琏是泉州人，与自己认识，文琏家有李顺案卷，本末甚详。李顺虽失败了，人们还颇怀念，所以李顺得逃脱三十余年。
沈括治学较为严谨，有人还说他富有科学研究精神。他所处时代也较南宋诸书作者离李顺生平为近，且又称认识逮捕李顺的巡检使臣，估计沈括还可能看见过文琏家的有关案卷，否则不会说得如此凿凿有据。20世纪30年代，张荫麟先生就明白肯定沈括之说，指出：“盖沈识案中主要人物，而陆游但凭二百余年后父老之传说耳。”因此近几十年来，许多学者都倾向于沈括之说，就是主张李顺死于北宋景祐年间(1034一1038)。
近年，也有学者认为陆游的“天禧说”更可靠。一者，沈括说李顺得逃脱三十余年，而从景祐元年上溯到淳化五年，足有四十年。二者，二人所记都从广州捕得嫌疑犯，押送京城后在狱中秘密处死，远离四川数千里外的广州，是不会在二十年时间里出现两桩李顺案的，估计是一件事记成两个时间。此假设如能成立，那天禧说较为可靠，当时吕夷简任知杂御史，王钦若为枢密使。如到景祐年间，吕夷简已为宰相，而王钦若早己作古。三者，《长编》所记是朝廷所玩弄的欺骗手段，意在以伪乱真，障蔽人们的眼睛，好把真相隐瞒过去。
真实的情况应该是：宋真宗采纳了吕夷简的建议，一面否认捕获真李顺，判此案不过为诬告，故布疑阵;一面阴险地将这位农民领袖秘密杀害，所以李顺应死于天禧元年(1017)。
上述“天禧说”中，三十余年与四十年之差，并不是什么大疑问，关键是其一事二记之推测是否有理？为什么在二十年时间内，广州就不能发生一真一假两桩李顺案呢？总之，天禧说抑或景祐说，哪个更可信？似乎仍然难以下结论。
