朝廷提议立皇后之事，曹丕预备立郭氏为皇后，中郎栈潜上疏反对，他在奏书中说：“古代帝王们治理天下，不仅离不开文武百官的忠心辅佐，也离不开贤慧的后妃鼎力相助。能否处理好这二者的关系，可以说决定着一个王朝的兴衰存亡。故而远古时期黄帝迎娶西陵氏之女，尧帝的两个女儿娥皇和女英嫁给虞舜，都以贤明有德而著称，成为流芳千古的美谈。而夏桀-狼狈逃往南巢，其祸根正在于宠幸妹喜，不修朝政；商纣王以炮烙剖心等酷刑对待臣下，目的也不过是取悦于妲己的欢心。鉴于这些在历史上曾导致王朝废兴事业成败的经验教训，历来贤明的君主都格外慎重对待册立皇后这件大事，总是在世族豪门之家选择知书达礼的淑女来充任元妃，以统领六宫，虔敬地祭祀宗庙，暗修教化之功。《易经》中说‘家道正而天下定’，说的是由小到大、由内及外的道理。这正是先王们所规定的法规啊！齐桓公在葵丘接受爵位时，也特别申明，不能让妾成为妻子。可如今宫中这位宠妃，常常借着皇上的恩宠而越礼，与皇帝一同乘舆。如果陛下因爱而册立她为皇后，使身份微贱的人骤然富贵，位极人臣，那么我担心后世会出现众心不服，肆意轻慢，上面又无力控制的局面。朝廷礼法不攻自破，这样的乱子不是由上面引起的么？”
郭女王亦上表辞谢：“妾身没有娥皇、女英下嫁虞舜的气节，又没有太姜、太任思齐的伦谊，实在不应勉强坐皇后这样的高位，担责正妻的重任。”曹丕不肯依从，仍执意要立郭女王为皇后。遂于是年九月重阳令节，在许昌册立郭女王为皇后，赏赐全国男子爵人二级，鳏夫、寡妇、残疾、年迈和贫苦难以生存的人，国家赐给粮食。
郭女王自入曹丕东宫，直到位登皇后，虽然身受异宠，内心却愈加温恭淑慎，供养曹丕的母亲卞太后，以孝道闻名，是时柴贵人也有宠，郭皇后对她教诫劝勉，因此六宫之内没有怨言，她生性节俭，不喜好铺张浪费的音乐宴会，并且常仰慕东汉明德皇后的为人。
曹丕率师东征，郭女王留守许昌永始台，当时大雨连降百余日，城楼多有倒塌损坏，有关的官员奏请皇后移居他处，郭女王拒绝说：“当年楚昭王出游，他的妻子贞姜留在渐台，长江汹涌而来的时候，使者接王后转移，但急切中忘了带上楚昭王的信符，贞姜坚持不走，以至于在洪水中丧生也在所不惜。如今皇上御驾远征，我在后方还没有遇到贞姜那样的危急情况，又何必要转移呢？”群臣闻言无话可说，再也不提请皇后迁居的话。
黄初六年，曹丕再次督师东征，大军开赴广陵郡，郭女王留守曹氏故里谯县的行宫。当时，郭表留守在行宫负责警卫工作，想要堵水捉鱼，皇后制止说：“这河水是通着运送军粮的河道的，你筑坝截水又需木材，自己的奴客不在眼前，只好私自挪用公家的竹木来筑水坝，如今你这位奉车都尉所缺少的东西，难道仅仅是鱼么？”
黄初七年，曹丕让郭女王效仿周朝王后，于洛阳北郊举行亲蚕仪，侍中韦诞撰《皇后亲蚕颂》记录了郭皇后举行亲蚕礼的盛况。是月，骠骑将军曹洪的门客犯法，曹洪本人因此被连累入狱，曹洪家富但生性吝啬，曹丕少年时曾向他借过钱，但被拒绝，曹丕因而怀恨在心，打算借此事要将曹洪处死。群臣前去求情，皆不能奏效，卞太后对郭女王说：“假如曹洪今天死，我明日便令皇帝废去皇后了。”于是郭女王痛哭着屡次请求曹丕赦免曹洪，才使曹洪以剥官削爵免于一死。
曹丕罹患重病，于洛阳嘉福殿驾崩，临终时，他将后宫中自淑媛、昭仪以下的所有姬妾，都遣归娘家另嫁，最后陪伴在他身边的依旧是皇后郭女王。对于曹丕来说，只怕自己是他的知己，是他的智囊，是他的妻子，却未必是他的爱人，他爱过她吗，或许有，或许没有。
先时，因郭女王膝下无子，曹丕下诏令曹叡侍奉郭皇后，但曹叡因为自己母亲是被赐死而非善终，一直耿耿于怀。曹丕因曹叡心怀不满，意让自己早年的妾室徐姬，所生之子京兆王曹礼做继承人，曹叡不得已，开始勤谨侍奉郭皇后，每天早晚都去向皇后问候起居，郭女王也因自己未有子息，对他疼爱有加。但曹丕始终对曹叡不满意，一直不以曹叡为嗣，直到曹丕病危临终，曹叡才被确立为太子。
曹丕驾崩，曹叡继位后，尊郭女王为皇太后，因她居住的宫殿名永安宫，遂称她为“永安宫太后”。曹叡下诏封郭表为安阳亭侯，继而又晋爵为乡侯，增加食邑连同以前所有的共五百户，还封他为中垒将军，封他的儿子郭详为骑都尉；同年，曹叡追谥郭后的父亲郭永为安阳乡敬侯，母亲董氏为都乡君，又提升郭表为昭德将军，加金章紫绶，赐位特进。郭表的次子郭训也被任命为骑都尉。后来郭女王的姐姐郭昱去世，曹叡想予以厚葬，为其修建祠堂祭祀，郭女王知道了制止道：“自汉末天下大乱以来，许多王侯公卿的陵墓被人盗掘了，其主要原因大都在