對於秦始皇的死因，一種觀點認爲秦始皇死於“驚恐勞累”，還有一種觀點是秦始皇死亡背後有一雙神祕的黑手：那就是他的兒子胡亥。
秦始皇於公元前210年7月，在最後一次巡遊途中，死於沙丘(今河北省廣宗縣境內)，對於他的死因，一種觀點認爲秦始皇死於“驚恐勞累”，他們的證據是秦始皇小時候患過軟骨病和氣管炎，壯年時患上癲癇病(俗稱羊角風)，且經常發作。而且秦始皇在統一天下之後，無休無止地徵調賦稅和伕役，修長城、建宮殿、築陵寢、開邊戍守使剛剛脫離戰亂之苦的廣大農民，又陷於疲於奔命的勞役之中。內外遠近，事如山積。秦始皇爲人又剛愎自用，事無鉅細都要親自裁決，每日批閱文書有一定數量，處理不完規定的數量不休息。工作極度疲勞。
公元前218年，秦始皇在巡遊至陽武(今河南省原陽縣境)的博浪沙附近時，被人行刺，他身後一輛副車被飛來的一隻大鐵錘砸得粉碎。秦始皇從此患上了驚恐症，以後便經常夢見與海中怪獸怪魚作戰，無以寧日。公元前211年，東郡(今河南濮陽)發現刻有“始皇帝死而地分”字樣的隕石，秋天又發生使者被“仙人”截留，告之“今年祖龍死”的事件，就更加重了他的恐懼心理。公元前210年的巡遊使得秦始皇極其勞累，加上癲癇病發作，頭部撞在座位側邊用來消暑的青銅冰鑑上，受當時醫療技術的限制，此種外傷誘發的內在疾患，仍屬絕症。因此秦始皇死於沙丘，是多種因素促成的。
還有一種觀點是秦始皇死亡背後有一雙神祕的黑手：那就是他的兒子胡亥。據《史記·秦始皇本紀》記載：“三十七年十月癸亥，始皇出遊，左丞相斯從，右丞相去疾守，少子胡亥愛慕請從，上許之。”胡亥是諸公子中最小的，也是無才無德，最不爲秦始皇喜愛的一個。胡亥是個昏聵糊塗，只知快活享受的混賬角色，伴駕遠遊是異常辛苦的事，像這樣的人怎麼能會突然“愛慕請從”，願意自討苦吃呢?先前，曾有人獻錄圖給秦始皇，其中有“亡秦者胡也”之語(《淮南子·人間訓》)。不知此人是否已經偵知胡亥在搞篡逆陰謀，有意告密，警示秦始皇。但是秦始皇卻從未想到自己的兒子會對自己不利，而是將矛頭指向了當時被認爲是“胡”的匈奴，因此派出幾十萬大軍前去征討。
圍繞在胡亥周圍的還有兩個重要角色，那就是趙高和李斯，趙高本是趙國的貴族，在秦國統一六國的戰爭中，他的父兄死於長平戰場，趙高則與母親被俘，後來趙高的母親鬱郁而死。一家人因爲秦國發動的戰爭而慘死，使幼小的趙高在心中埋下了仇恨的種子。後來，當有機會復仇之時，他甘於自閹入宮，在宮中，他察言觀色，深得秦始皇的信任。他當時是中車府令，是最能接近秦始皇的高級奴僕，並與胡亥早有勾結。《史記·秦始皇本紀》就記載：“趙高故嘗教胡亥書及獄令律法事，胡亥私幸之。”李斯本爲上蔡一布衣，於公元前237年投奔秦國，除了能言善辯之外，其實無甚專長。他只是效仿過去商鞅搞的嚴刑、峻法加苛政的那一套，給秦廷出謀劃策，逐漸受到秦始皇的器重。“焚書坑儒”就是李斯的建議。秦始皇的長子扶蘇才器、品質在諸公子之上，平時甚受秦始皇喜愛，是最有希望嗣位的人選。可是，他卻因爲強烈反對“焚書坑儒”而一時失去了父皇的歡心，受到李斯的坑害，於此次出巡之前被秦始皇罰到北方去監軍。
在秦朝最高權力的爭奪上，可以說三人各有打算。如果按常理傳位，顯然是輪不到胡亥，要得到帝位，他只有和趙高、李斯勾結在一起，採取特殊手段，才能達到目的。趙高需要一個庸才來當傀儡皇帝，以便由他自己掌握實權，爲所欲爲。李斯則是絕對不希望讓扶蘇繼承帝位的，因爲扶蘇在“焚書坑儒”問題上與自己有着極大的矛盾，如果扶蘇繼位，李斯很可能死於非命，只有讓帝位傳給別人才能消除這種危險，因此他必然要參與胡亥、趙高的逆謀。
秦始皇此番出巡，一是離開了朝廷諸臣，二是離開了其他那些兒子，將自己置身於三個賊人之中，給了他們最爲方便的弒逆機會。也許秦始皇在臨死之前已經意識到了胡亥和李斯的陰謀，他避開李斯和胡亥，親筆寫下了木簡遺詔與蘇扶：“朕巡天下，禱詞名山諸神，以延壽命，不幸歸途疾發。今命在旦夕，其以兵屬蒙恬，與喪會咸陽而葬。”但是，他沒有料到趙高也與他們是一夥的，他卻讓趙高派人專送上郡。看了這個詔書更加堅定了胡亥、李斯和趙高的弒君之心，秦始皇不久便一命嗚呼。
以上兩種說法各有道理，但又都無確鑿事實依據，因此，秦始皇之死也就成了一樁歷史懸案。
秦始皇死後，李斯又假造聖旨“賜死扶蘇、蒙恬”和“以兵屬稗將王離”，賜死了公子扶蘇，扶胡亥繼承帝位。回到咸陽，他們又殺掉了秦始皇的其他子女和不便駕馭的公卿大臣。原本人才濟濟、實力雄厚的秦王室一下變成了空殼，剛剛建立起來的、強大的帝國統治受到了毀滅性的破壞。
