公元前219年（秦始皇二十八年），秦始皇第二次出巡，大隊人馬在泰山封禪刻石，又浩浩蕩蕩前往渤海。抵達海邊，秦始皇登上芝罘島，縱情濃覽。隻見雲海之間，山川人物時隱時現，蔚為壯觀，尤令秦始皇心馳神往。這種景象，本來是海市蜃樓，但方士為迎合秦始皇企望長生的心理，將其說成傳說中的海上仙境。徐福乘機給秦始皇上書，說海中有蓬萊、方丈、贏洲三座仙山，有仙人居住，可以得到長生仙藥。秦始皇大為高興，隨後根據徐福的要求，派重男、童女數千人隨他出海求取仙藥。他本人也在此留連忘返，等候徐福佳音。然而，等來的隻是徐福空手而歸。徐福自稱見到海神，海神以禮物太薄，拒絕給予仙藥。對此，秦始皇深信不疑，增派童男童女3000人及工匠、技師、穀物種子，令徐福再度出海。秦始皇則不肯離開，一直等候3個月，不見徐福消息，才悵然而回。
其後幾年中，秦始皇又派燕人盧生等入海尋求仙藥，當然也是一無所獲。公元前210年（秦始皇三十七年），秦始皇第五次出巡，再次來琅琊。當年徐福入海尋找仙藥，已經九年過去，一直未來歸報。當即派人傳召徐福，徐福連年航海，耗費很大，擔心遭到重譴，奏告秦始皇：“蓬萊仙山確實有仙藥，出海時常遇大蛟魚阻攔，所以不能到達。請派弓箭手一同前往，見到大蛟魚用連弩射擊。”秦始皇下令入海時帶足漁具，自己也準備了連弩。海船由琅琊起程，航行數十裏，經過榮成山，再前行到芝罘時，果然見到大蛟魚，當即連弩齊射，大蛟魚中箭而死，沉入海底。秦始皇認為此後當可無虞，又命徐福入海求仙藥。這次，秦始皇再也等不到徐福音訊了。當年秦始皇病死於沙丘（今河北世鹿東南），而徐福“得平原廣譯，止王不來，”一去再也不回了。