秦始皇死后，胡亥成了秦二世，赵高独揽朝政的行为招致了李斯等大臣的不满，赵高得知后怀恨在心，假意对李斯说：“现在函谷关以东的盗贼很多，而陛下却加紧遣发劳役修建阿房宫，搜集狗马等没用的玩物，我想劝谏但因为我的地位卑贱，可是您贵为丞相为何不劝谏呢？”李斯老早就想劝谏秦二世，但无奈秦二世常居深宫之中，想劝谏苦于无人传达，没有面见圣上的机会。赵高便在李斯面前推荐自己，说等皇帝一有空闲就立即通知他，可以趁机劝谏。赵高屡次趁秦二世在与美女玩乐的时候，派人转告李斯说陛下正好有空闲，可以进宫奏事。李斯于是就到宫门外求见，搞得秦二世大为扫兴，赵高趁机向秦二世进谗言说李斯在朝廷外权利比皇帝还大，他参与了沙丘密谋却因为地位待遇没有得到提高而心生不满，他真正的愿望是想裂土封王。赵高又诬陷担任三川郡郡守的李斯的长子李由与楚地的强盗陈胜等人有旧交，当盗贼经过三川郡时，李由只是守城而不出击，又说他们之间有书信往来。秦二世于是派人调查李由与关东起义军勾结的情况。
李斯得知秦二世派人调查自己的消息后急忙上书弹劾赵高，指出赵高就是篡国弑君的子罕和田常，秦二世看到奏书后不以为然，并将调查李斯的任务交予赵高。赵高将李斯投入大牢，并将其亲属宾客全部逮捕，又派人拷打李斯近千下，李斯不堪酷刑被迫招供。但李斯没有自杀，他还想要通过上书打动秦二世。
李斯的奏书呈上之后，赵高让狱吏丢在一边不上报，恨恨地说：“囚犯怎能给皇帝上书？”赵高又派他的门客十多人假扮成秦二世委派的御史、谒者和侍中，轮流复审李斯。当李斯想翻供时，赵高就让人严刑拷打。后来秦二世果然派人去验证李斯的口供，李斯还以为是赵高的阴谋，不敢再翻供，在供词上承认了自己的罪状。赵高将判决书呈给秦二世，秦二世很高兴地说：“没有赵君，我几乎被丞相出卖了。”等到秦二世所派使者到达三川郡调查李由时，他已经被项羽杀死。当使者返回时，赵高就捏造了一整套李由谋反的罪状。
前208年7月，李斯被判处受五刑，在云阳街市腰斩。李斯临死前回头对排行中间的儿子说：“我想和你再牵着黄狗一同出上蔡东门去打猎追逐狡兔，这又怎么能办得到呢？”然后与其子抱头大哭，李斯父子随后被杀，同时被诛灭三族。民间流传李斯死前后悔说，“吾昔与韩非同游荀卿门下，而杀韩非，今若此，岂非天乎！”
备注：
吾昔与韩非同游荀卿门下，而杀韩非，今若此，岂非天乎！
我（李斯）当年和韩非同窗于荀子门下，当初杀了韩非，今天也是如此，这难道不是天命吗？
韩非与李斯之政见相左。韩非欲存韩，李斯欲灭韩。因为韩非子和李斯曾经是同窗，李斯深知韩非辩才了得，担心嬴政被韩非计谋所蒙蔽，故上疏嬴政，陈述其中利害。
秦王认为李斯言之有理，便抓捕韩非。廷尉将其投入监狱，最后逼其服毒自杀。韩非想上书始皇帝，被拒绝。后来始皇帝后悔了，派人赦免他，但是韩非已经死了。
备注：
在西汉文帝前，五刑指墨、劓、刖、宫、大辟；隋唐之后，五刑则指笞、杖、徒、流、死。
先秦时期的五刑中，除大辟为死刑，其余四种皆为肉刑，并对人体造成不可回复之伤害。
墨，又称黥，在受刑者面上或额头刺青，并染上墨。
劓，割去受刑者的鼻子。
刖，夏称膑，周称刖，秦称斩趾。斩掉受罚者左脚、右脚或双脚。有另一说称膑是去掉膝盖骨。
宫，又称淫刑、腐刑、蚕室刑，割去受罚者的生殖器。
大辟，即死刑，分为斩（枭首、弃市）、刺、绞、烹、坑、腰斩、车裂、凌迟等，还有死后鞭尸、戮尸、脯刑、醢刑等。
汉至清朝的五刑
笞，用小荆条拧成的刑具抽打受刑者臀部，清朝时刑具改为竹板。分五等：一十、二十、三十、四十、五十。
杖，用粗荆条拧成的刑具抽打受刑者的背、臀和腿。也分五等：六十、七十、八十、九十和一百。
徒，强制犯人劳役。分五等：一年，一年半，两年，两年半，三年。
流，将犯人流放到边疆，不准回乡。分三等：两千里，两千五百里，三千里。
死，隋废斩，隋唐死刑一般为绞。宋后加凌迟。明斩首复见于律。