也就在那一年，秦始皇在返回途中於平原津(今屬德州)得病，至沙丘（今河北巨鹿東南）而死。而徐福“得平原廣澤，止王不來，”世代相傳，長養子孫，發展到數萬人家。
平原廣澤在什麼地方？其說不一，但學界和民間多傾向於日本，徐福到過日本是曆史事實。據日本通鑒載：“孝靈七十二年（秦始皇二十八年，公元前219年），秦人徐福來”。傳說徐福等所居住的平原廣澤就是日本的熊野浦，至今那裏還有徐福墓。
綜合以上可知，徐福第三次東渡除了3000童男女外，還有許多五穀種子與種種百工，這顯然是一次有預謀的大規模海外移民之舉。我們由此可以推想：徐福第一次東渡雖然沒有尋到三神山，但是卻找到了宜於居住的某平原廣澤。後來，徐福為了得到五穀良種和掌握先進技術的百工匠人等，甘冒被秦始皇殺頭的風險返回了琅琊。他利用秦始皇想得到長生不死仙藥的致命弱點，再次騙取信任，載上3000童男女、五穀種子及大批技藝精湛的百工匠人等，東渡到了大海之東某平原廣澤處。
史籍中最早記載徐福一事的是司馬遷。司馬遷在他的《史記?秦始皇本紀》中這樣記載： “齊人徐 (福)等上書，言海中有三神山，名曰蓬萊、方丈、瀛洲，仙人居之。請得齋戒，與童男女求之。於是遣徐福發童男女數千人，入海求仙藥。”後來的《漢書?郊祀誌》和《漢書?伍被傳》、《太平廣記?徐福》和《十洲記》中也都記載了徐福入海采藥的事。但都沒有關於他的生卒年月的記載，也沒有講明徐福浮海到底到了何處。以致使後人揣度是台灣或者琉球，也有人說是美洲的，但大多認為是日本。
最初提出徐福東渡日本的是五代後周的一個和尚義楚，義楚撰有《義楚六帖》，其中《城郭?日本》最早明確記載徐福到了日本：“日本國亦名倭國，在東海中。秦時，徐福將五百童男，五百童女止此國，今人物一如長安……又東北千餘裏，有山名富士，亦名蓬萊……徐福至此，謂蓬萊，至今子孫皆曰秦氏。”
公元540年（日本欲明天皇元年，中國梁武帝大同六年），日本大藏長官調查，當時有“秦民”7053戶。宋代文學家、史學家歐陽修和司馬光也認為徐福東渡到了日本。在他們的文集中都有一首《日本刀歌》：“傳聞其國居大島，土壤沃饒風俗好。其先徐福作秦民，采藥淹留為童老；百工五穀與之居，至今器玩皆精巧。”元、明史籍記載徐福東渡的也很多。明朝初期，日本和尚空海到南京，向明太祖獻詩，其中就有“熊野峰前徐福祠”的詩句。
在日本的史籍文獻中，關於徐福東渡日本的記載舉不勝舉。日本最早記載徐福東渡的，是1339年北昌親房撰寫的《神皇統記》。此外還有《異稱日本傳》、《林羅山文集》、《同文通考》、《日本名勝地誌》、《日本史》等。早在宋元時代，日本熊野就有了徐福祠、徐福墓。日本學者奧野利雄先生考證徐福東渡後主要活動地域在日本九州、熊野一帶。據《富士古文書》研究家鈴木貞一先生的研究看，徐福是70歲去世的。
徐福率數千人到達日本，把中國先進的耕種方式、百工技術與習俗文化等帶到了那裏，使日本很快由新石器時代躍入銅鐵器時代，或曰由漁獵經濟的繩紋時代轉變為農耕經濟的彌生時代，水稻、蠶桑、藥物等種植得到了推廣，使日本得經濟文化得到空前的提高。徐福因此被日本民間尊稱為農神、蠶桑神、醫藥神。