秦始皇之死，《史記》記述很多，分別見於《秦始皇本紀》、《李斯列傳》、《蒙恬列傳》等處。篇中記載他第五次出巡時，行至平原津（今山東省平原縣）得病，勉強抵達沙丘平台（今河北廣宗西北），遂崩。人們一般認為，秦始皇是由於縱慾過度，體弱多病，加上出巡期間旅途勞累，以致一病不起。
一是秦始皇並不像歷史上有些封建帝王那樣體弱多病。
查諸史籍，未發現他患有暗病宿疾的記載，他的身體一向健壯。突出的例子是，秦王政二十年（公元前227年荊軻行刺時，他在驚慌中還能掙脫衣袖，繞著柱子逃跑，始終沒讓荊軻追上。秦始皇第五次出巡時，才50歲，並不算衰老。在平原津得病，又走了一百四十多里到沙丘；在沙丘平台養病時，還能口授詔書給公子扶蘇，說明他當時思維清晰如故，並非患有致命疾病。總之，從秦始皇的體質與當時的情況看，還不至於在沙丘一病不起值得注意的是，沙丘宮四面荒涼，宮室空曠深邃，相傳原是殷紂王豢養禽獸之處。戰國時趙武靈王因庇護叛亂的長子章，被公子成和李兌包圍於此，欲出不能，又不得食，最後活活餓死在沙丘宮中，可見其地與外界隔絕的程度。在這種環境之中，發生不測的可能性是很大的。
二是根據種種跡象推測，宦官趙高弒君的可能性很大。
著名史學家郭沫若曾寫過一篇歷史小說《秦始皇之死》，其中描述秦始皇在平原津渡黃河時，癲癇病發作，後腦殼撞在青銅冰鑒上，加重了腦膜炎的病情，人處於昏迷狀態。當車趕到沙丘後，宿了一夜，第二天，趙高、李斯發覺秦始皇已死，右耳流黑血，右耳孔內有根一寸長的鐵釘。這篇小說反映出早就有人懷疑秦始皇的死屬於非正常的死亡。那謀害者是誰呢？小說中認為是胡亥。其實，趙高進行謀害的可能性更大，因為詔書、玉璽都在趙高手中，繼承王位的決定權也掌握在他與李斯手中。胡亥即使弒父，如果得不到趙高、李斯的配合，不僅得不到王位，反而有殺身之禍。而趙高常隨侍在皇帝左右，趁機行事不露痕跡，要較胡亥方便得多。
那麼，為什麼說宦官趙高弒君的可能性很大呢？
首先，趙高是個宦官，有人說他的父母都是秦國的罪人，也有人說是秦統一戰爭中滅趙時的俘虜。
趙父受宮刑，母親是官婢。趙母在秦宮中生下趙高兄弟幾人，都是生而為奴。後來秦始皇聽說趙高身強力壯，懂點「獄法」，提拔他作中車府令，是專管宮廷乘輿車與印信、墨書的宦官頭兒。秦始皇還命令趙高教自己的小兒子胡亥學習法律。在秦始皇這次出巡中，自然少不了中車府令的事務。而且後來趙高還「行符璽事」，即執掌傳達皇帝命令和調兵的憑證「符」和「璽」。趙高在秦始皇病重期間和死後的種種表現，使人不得不懷疑秦始皇的死與趙高有關。
其次，趙高與蒙恬、蒙毅兄弟有宿怨。
據說，趙高曾犯大罪，蒙毅以法治之，判其死刑，後因秦始皇過問，方得赦免。當時，蒙恬威震匈奴，蒙毅位至上卿，一為武將任外事，一為文臣主內謀，不僅深得始皇信任，還為公子扶蘇所倚重。一旦扶蘇即位，蒙氏兄弟的地位必將更加鞏固。因此，趙高對蒙氏兄弟既恨又怕，如要擺脫來自蒙氏兄弟的威脅，必須設法阻止扶蘇即位。為了自身的利益，他時刻都在尋機除掉扶蘇、蒙氏兄弟。公元前210年，秦始皇第五次出巡，主要巡遊雲夢、會稽等地時，李斯、胡亥、趙高等隨從，上卿蒙毅也在隨行之列。蒙毅是蒙恬的親弟弟，為皇帝的親信，可是當秦始皇在途中病重時，蒙毅被遣「還禱山川」。這可能是趙高等的計謀。因蒙恬領兵30萬隨公子扶蘇駐防上郡，從秦始皇的身邊遣走蒙毅，也就去掉了扶蘇的耳目，也為自己後來計謀的實施清掉了一個絆腳石。
第三，趙高內心唯恐扶蘇繼承皇位。
因為扶蘇為人正派，根本瞧不起阿諛奉承的趙高。秦始皇的小兒胡亥是一個昏庸的傢伙，且趙高還曾受命教胡亥學習法律，二人正好臭味相投。趙高想立胡亥為皇帝，以便實現他篡權亂政的陰謀，因而他違背秦始皇的命令，扣著詔書不發，說動胡亥威脅李斯。三人經過一番密謀，就假造秦始皇詔書，由胡亥繼承皇位。同時，還以秦始皇的名義指責扶蘇為子不孝，指責蒙恬為臣不忠，讓他們馬上自殺，不得違抗。接到詔書後扶蘇流著淚自殺了，蒙恬不願這麼糊裡糊塗地死掉，被關進監獄，等候處理。胡亥、趙高、李斯聽說扶蘇已經自殺了，這才命令車隊日夜兼程，迅速返回咸陽。為了繼續欺騙臣民，不取捷徑回咸陽，而是擺出繼續巡遊的架勢，從沙丘到井陘，而後抵達太原，經直道回咸陽，繞了三四千里。由於暑天高溫，秦始皇的屍體已經腐爛發臭了，為了遮人耳目就買了許多魚裝在所有車上以掩其臭，迷惑大家。到咸陽後，他們馬上公布了秦始皇死亡的消息，發喪出殯。緊接著，胡亥就登基做了皇帝，是為秦二世。趙高升為郎中令，李斯依舊做丞相。趙高陰謀得逞以後，盛氣凌人，不可一世。他向秦二世進讒言，陷害蒙氏弟兄，誅殺諸公子；布下陷阱，把李斯逐步逼上死路。李斯發覺趙高陰謀後，就上書告發趙高。秦二世不僅偏袒趙高，並且將李斯投獄治罪，最後將李斯腰斬於咸陽。
第四，始皇在沙丘養病，給趙高提供了一個謀殺的機會。
始皇病重，下詔給扶蘇說:「與喪會咸陽而葬。」顯然是想要扶蘇繼位。趙高明白，此事有關自己的生死榮辱，須當機立斷。當時始皇身邊僅丞相李斯在側，而李斯私心重，容易控制，其他侍從均是趙高安插的同黨。還有，以趙高當時的處境看，也只能出此一招，別無選擇。秦始皇口授詔書給扶蘇時，趙高參與其事。詔書封好後，趙高卻扣壓未發，欲找機會說服胡亥和李斯，矯詔殺扶蘇。但詔書不能扣壓太久，萬一始皇病情有起色，得知詔書未發，趙高就獲死罪。萬一始皇彌留不死，李斯又未被說服，反而向始皇告發，趙高也要被殺頭。所以，只有在勸說李斯之前殺了始皇，才能萬無一失。始皇一死，就不怕李斯不就範，也不會有人追問詔書的事了。可見，趙高在扣壓詔書的那一刻起，就如同箭在弦上，不得不發了。秦始皇平時居於深宮，戒備森嚴，無法下手，現在他在旅途中病倒，這真是天賜良機，正如趙高對胡亥所說:「狐疑猶豫，後必有悔，斷而敢行，鬼神避之，後有成功。」所以他果敢地對重病中的秦始皇下毒手，使其提前結束生命，完全有此可能。
第五，趙高的言行就是最好的回答。
他對胡亥講「臣聞湯武殺其主，在下稱義焉，不為不忠。衛君殺其父，而衛國載其往，孔子著之，不為不孝。」趙高不僅有以上弒君議論，而且後來還有弒君的公開行動。秦二世拜趙高為中丞相不久，大澤鄉陳勝、吳廣揭竿而起，燃起農民起義之火，這時，趙高認為天下已亂，時機成熟，欲篡位稱帝。他怕大臣們不服，就想設法試驗一下，看看究竟有多少人服從自己。於是，就導演了「指鹿為馬」的鬧劇。有一天趙高牽了一頭鹿進入咸陽皇宮，把它獻給秦二世，說這是一匹馬。秦二世一聽，不覺大笑起來，說丞相你錯了，怎麼把鹿說成是馬呢！說著立即問左右的官員們到底是鹿還是馬。他們當中，有的怕得罪趙高，不敢說實話，只好默默不語；有的討好趙高，跟著說假話，硬說是馬；有的尊重事實，直言為鹿。事後趙高認為直言為鹿的都是反對他的人，將他們一一暗害了。而那些在事實面前表示沉默的人，特別是那些存心說假話而巧於阿諛奉承的人，則成了趙高收羅的對象。趙高摸清了輿論的底細，不久使派他的女婿咸陽令閻樂率士兵千餘人，喬裝謊稱為盜，闖入瞭望夷宮。秦二世驚駭不已，閻樂歷數胡亥的罪狀後，逼他自殺，胡亥苦苦求免，而閻樂驕橫地說:「臣受命於丞相，為天下沫足下。」說著就指揮士兵擁向胡亥，胡亥只好自殺身亡。這時，趙高就把玉璽佩在自己的身上，來到大殿，欲自立為帝，可是群臣不從，他無可奈何，才立胡亥哥哥的兒子子嬰為王。從這般逼宮的行徑就可以得知，趙高這種心狠手辣的人，他弒君並不為怪。然而，作惡多端的趙高最終也是自食其果，落了個被子嬰刺殺的可恥下場。
不難看出，秦始皇之死，實質上是一場宮廷政變，而這場政變的操縱者是趙高。他總想事事處處去支配命運、支配別人，而扶蘇、蒙恬、蒙毅、李斯、胡亥等就是被他支配的犧牲品。但是，趙高要實現對諸人的支配，首先要支配秦始皇，只有假借秦始皇，才可以實現自己的陰謀；對活的秦始皇支配不了，只有將他弄死後假傳遺詔。從情理上分析，趙高弒君的可能性與必然性都存在。