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，迅速返回鹹陽。為了繼續欺騙臣民，不取捷徑回鹹陽，而是擺出繼續巡遊的架勢，從沙丘到井陘，而後抵太原，經直道回鹹陽，繞了三四千裏。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亂其臭，迷惑大家。到鹹陽後，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1日做丞相。趙高陰謀得逞以後，盛氣淩人，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，最後將李斯腰斬於鹹陽。
從以上趙高篡權亂政的幾個步驟就可以看出趙高是個包藏禍心、陰險毒辣的人。因此使人不得不懷疑秦始皇的死與趙高有關。
據《史記》記載，秦始皇自幼有疾，所以體質較弱。他為人又剛愎自用，事無巨細都要親自裁決；每日批閱文書一百二十斤，工作極度勞累；加以巡遊中七月高溫，以上諸因素並發，促使他在途中生病，但是否秦始皇就因此一命嗚呼，尚令人懷疑。
郭沫若曾寫過一篇曆史小說《秦始皇之死》，其中描述秦始皇在平原津渡黃河時，癲癰病發作，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，右耳流出黑血，耳孔內有一根寸長的鐵釘。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。至於謀害者是誰呢？小說中認為是胡亥。其實，趙高進行謀害誅殺的可能性比胡亥大，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。而胡亥即使弑父，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，乘機行事不露痕跡，要比胡亥方便得多。
如果要問趙高為什麼要謀害秦始皇，答案是趙高唯恐扶蘇繼承皇位，如前所述，他對李斯講：“長子剛毅而武勇，信人而奮士，即位必用蒙恬為丞相。”而趙高對蒙恬、蒙毅恨之入骨，豈能容得蒙氏爭寵，所以必須阻止扶蘇即帝位。而秦始皇剛愎自用，絕非進讒能奏效，隻有結束這一暴君的生命，才可擁詔立十八子胡亥。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。”所以他果斷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。
那麼，趙高是否敢幹這弑君的勾當呢？他的言行已做出最好的回答。他對胡亥講：“臣聞湯武殺其主，天下稱義焉，不為不忠。衛君殺其父，而衛國載其德，孔子著之，不為不孝。”趙高不僅有以上弑君議論，而且後來還有弑君的公開行動，當秦二世拜趙高為中丞相後不久，大澤鄉陳勝、吳廣揭竿而起，燃起農民鬥爭之火，這時，趙高認為天下已亂，時機成熟，欲篡位稱帝。但他怕大臣們不服，想設法試驗一下，看看究竟有多少人服從自己。於是，就導演了一出“指鹿為馬”的鬧劇。有一天趙高牽了一頭鹿進入成陽皇宮，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，不敢說實兵馬俑話，隻好默默不語；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，便將他們一一暗害了。而對那些在事實麵前表示沉默的人，特別是對那些存心說假話而巧於阿諛奉承的小醜，則成了趙高收羅的對象。趙高摸清了輿論的底細，不久便派他的女婿鹹陽令閻樂率士兵千餘人，喬裝謊稱為盜，闖入望夷宮，秦二世驚駭不已，閻樂曆數胡亥的罪狀後，逼他自殺，胡亥苦苦求免，而閻樂驕橫地說：“臣受命於丞相，為天下誅足下。”說著就指揮士兵擁向胡亥，胡亥隻好自殺身亡。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，他弑君並不為怪。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，而這場政變的導演是趙高，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，隻有假借秦始皇，才可以實現自己的陰謀；對活的秦始皇支配不了，隻有將他弄死後假傳遺詔。至於趙高怎樣使秦始皇致死，這正是曆史上的缺頁，因此對秦始皇的死因尚無定論，這個“沙丘疑案”應當存疑。