张苍走后，始皇帝又觉得头晕目眩，心痛难忍，近侍把他扶进帐中。当晚自觉昏沉无力，眼前恍惚。李斯就劝他即刻回京调养。始皇躺在榻上，看着堆积如山的奏章，道：“勤于理政本是历代先王的本分，岂能因朕之病而荒废国事？”李斯感动道：“陛下说的对极，可眼下天气炎热，路途又十分颠簸，您一定要保重龙体啊！”始皇帝沉默了半晌，问李斯道：“你说说徐福能不能求得长生之术？”李斯诚惶诚恐地说：“一定，一定啊！”始皇帝突然大笑道：“你也敢骗朕！”李斯吓得赶紧跪下：“臣不敢，不敢！”始皇笑道：“世上哪有什么长生之术？都是徐福在欺骗朕啊！”李斯大惊道：“既然陛下认为世上没有长生之术，为什么还要派童男童女出海？又为何不听张苍之谏呢？”始皇道：“你没有听海客说徐福已经称王了吗？既然称王，就说明海岛之上没人和他争斗。数十年后，茫茫水域不就是我大秦国的？朕已无力出海，这正应了海神胜朕之梦。不过海上争雄的事情希望朕的子孙来完成啊！张苍劝朕召回童男童女，虽然能够平息眼下的民愤，但他看不到六合以外的事业，因此赶他走啦！”
李斯听罢，就佩服得五体投地，道：“陛下远谋，不是臣能比得上的！”始皇又接着道：“朕还有一事，至今心中不安。”李斯就问何事。始皇道：“你还记得吗？十年前朕在湘山遇上的那场大风浪将朕困在山上三天三夜，朕又令军士放火烧山。去年回京时，有人拿着一块玉璧献给卫士，说‘明年祖龙会死掉’，这不是神灵的诅咒吗？朕奇怪的是此人为何竟然拿着丢进洞庭湖的那块玉璧，难道真是得罪了女神吗？是女神显灵，才将玉璧拿来诅咒朕的吗？看来此次出巡，朕多有不测。这辈子朕没什么可怕之事，就是怕死啊！朕想派一个人到湘山去，替朕在湘山祠中虔诚地祷告一番，请求女神的宽恕！”李斯想了想，道：“大夫蒙毅可胜此任。”始皇帝就把蒙毅叫到身边，并且把想法对他说了。蒙毅领会了皇帝的意思，就立即到湘山祈祷去了。
一个月后，始皇帝的船队来到渤海湾的碣石村，这里是孟姜女跳海殉情的地方，那座突兀拔地而起的姜女坟还在那里矗立，它在碧海惊涛之中显得尤为显眼。这时孟姜女的故事也已经在山东各地广为传颂了。始皇此时看见一些百姓还在烈日酷暑下负石填海，他们的脊背已经晒得就像烤焦了的红薯一样，就顿生怜悯之情，下令释放百姓，停止填海。始皇帝尤为感念孟姜的殉夫情节，就下令修建“贞女庙”。庙址位于现在绥中县西南前所西二十五里，山海关东十三里的望夫石村北凤凰山上，至今庙宇尚在。
始皇帝因为想念这个烈女，精神几乎要崩溃了，就没有心思再向北巡游，只好从这里南下。当车驾来到今廊坊市南端的大城县时，妃子生了一个儿子，却突然染病身亡，始皇帝就将幼子葬于此处。后人称为龙冢，古墓至今尚在。传说这是始皇帝的第二十三个儿子。始皇帝痛彻心扉，切身感受到了失去爱子的心情，这时就想起了当年屈石工骂他的话，始皇帝心想：他将百姓的五千名童男童女派去海上求仙，百姓是多么地恨他，这也许就是报应，所以心情极为不好，从此就生病了。始皇帝一路昏昏沉沉，车驾过南皮、鬲县，来到平原县时，病情加重。李斯就建议过平原津，走巨鹿、邯郸、上党、河东四郡，直线过蒲坂津回咸阳，这条路短而捷，能提前到达咸阳。始皇帝答应了，便坚持走到了沙丘时，就已经无法再坐车，只好住进行宫养病。
这天晚上，始皇帝做了个奇怪的梦，他梦见赵武灵王和他见面，并且召他回去。始皇帝惊醒后心想：赵武灵王就逝于此处，况且他活着的时候，只是偷偷地来见朕，朕却对他印象不深，只是在后来的传说中，得知他是非常佩服朕的，他也是因为立嗣不慎才导致灾祸发生。他现在召朕回去，难道是自己大限将至，心中就十分忧愁。
次日，始皇帝就把丞相李斯和中车令赵高叫到身边，说：“此次出巡多有不测，朕恐怕不久于人世啊！你们知道朕为什么没有尽早立嗣吗？”李斯道：“天意难测啊，陛下您这是为何？”始皇帝就一字一顿地说：“朕担心会重蹈赵武灵王的覆辙，因此没有立嗣。朕的公子中，扶苏虽贤，但缺乏历练，因此朕才让他到外面去积累经验，增长见识。现在朕快不行了，怕是回不到咸阳，你们快传朕的诏令，让扶苏把兵权交给蒙恬，赶到咸阳主持朕的丧事，然后继承大位！”李斯和赵高听了这话，都感到震惊不已，就立即按皇帝的意思去执行。李斯写好了诏令，又让赵高加盖了玺印。皇帝就让赵高尽快派人送到上郡去。赵高于是拿着诏令走出了行宫。赵高出来站在宫门口，心里就犹豫起来，他看了看诏令，就悄悄地装进了袖筒里，然后向自己的府邸走来。
赵高回到府邸，猜测皇帝的病情：皇帝真的像他自己说的那样不久于人世了吗？赵高心里拿不准，就召来了太医问皇帝的病情究竟如何。太医回答说：“皇帝的脉象十分微弱，怕是就在旦夕之间啊！”赵高听了这话，心中大惊，但他不形于色，就打发走了太医，然后把诏令藏匿起来，并没有发送出去。
第二天，始皇帝似乎病好了，竟然能自己坐起来，还吃了一些东西。下午就对李斯道：“丞相的才能比扶苏强十倍，朕死之后，你一定要好好辅佐他。扶苏为人贤孝，但过于仁弱，恐有不胜任之处。希望丞相发挥伊、吕之才，竭力辅佐，朕在九泉之下也就放心了！”李斯诚惶诚恐地道：“陛下进食如常，绝不会有什么事情，您为何要安排后事啊？”说着就泪流满面。始皇帝却道：“丞相断不可忘记‘亡秦者胡也’那句话啊！”李斯道：“天录谶语是无稽之谈，请陛下不要过于担心啊！”
始皇帝说完，就迷迷糊糊地躺下了，他回忆起了以前的一些事情，像母后、父皇、仲父，还有他们在赵国做人质的经过，真是受尽了屈辱，后来他们冒险回国，父亲先当上了秦王，后来自己又接替了王位。还有他们除嫪毐，夺兵权，为统一天下杀得天昏地暗，始皇帝想着想着，两行泪水就淌了下来。李斯看着皇帝，仿佛是知道他心中的事情，就跪下来哭泣道：“陛下，您放心吧！臣以为从平王迁都到如今的五百年间，是您奋起六世的余威，发愤图强，指挥百战，一统六合；是您开创了一个统一的宏伟帝国；是您创建立了一个前所未有的郡县之新局。您是开天辟地以来的第一位真正的皇帝啊！您的功勋将永垂天地！威名将万古不朽啊！”始皇帝就长长地出了口气，他知道这是李斯的肺腑之言，也是对他中肯的评价，就感到莫大的欣慰和满足。这天晚上，直到夜深人静的时候，这位伟大的人间王便溘然永逝。享年五十岁。当时是秦始皇三十七年，公元前二一〇年八月二十一日。李白写过一首诗，对他的一生作了恰如其分的评价：
秦王扫六合，虎视何雄哉！挥剑决浮云，诸侯尽西来。
明断自天启，大略驾群才。收兵铸金人，函谷正东开
铭功会稽岭，骋望琅邪台。刑徒七十万，起土骊山隈。
尚采不死药，茫然使心哀。连驽射海鱼，长鲸正崔嵬。
额鼻象五岳，扬波喷云雷。鬐鬣蔽青天，何由睹蓬莱？
徐福载秦女，楼船几时回？但见三泉下，金棺葬寒灰。
始皇帝突然驾崩，李斯和赵高都非常恐慌。李斯对赵高道：“皇帝在外驾崩，事先没有立定太子。现在扶苏远在上郡，短时间内不能赶到咸阳，而陛下的丧讯一旦传出去，王子们恐怕都要争夺帝位，六国之人也有可能会反叛。现在只有密不发丧，国家才能免除祸患。”赵高称赞道：“丞相说得对极，我们一定要保住机密，决不能泄露陛下的丧事！”这时身边只有几个宦官，此外别无他人。赵高就对宦官们道：“谁敢泄露了今晚的消息，就立刻处死！”几个宦官吓得汗流浃背。大家就把始皇帝的遗体放在行宫里，然后让宦官们守住宫门，一切事务照常进行。
这天晚上，赵高在自己的住所，苦思冥想，终于酝酿出了一个惊天的大阴谋，他便暗暗地拿定了主意，要把这个惊天的大阴谋付诸行动了。
夜已经很深了，劳累了一天的人们都已经静静地进入了梦乡，静谧而深邃的夜空里依然是繁星点点，偶尔有一些长尾的流星从天空划过。大地亦沉睡，五岳名山安然地在凉爽的夜风里默默伫立，蜿蜒曲折的江河悠然地在大地上尽情地流淌，天地间的一切都很正常，并没有因为秦始皇帝的宴驾而出现什么异常。