於是將馮去疾、李斯、馮劫等拘捕，罷其職，使吏治其罪。馮去疾和馮劫見大勢已去，不願受辱，遂自殺。

只剩李斯還監禁在獄中，胡亥令趙高審理。趙高藉口李由謀反，將李斯之宗族、賓客全部逮捕。更下令，以重刑逼供，李斯受不了痛苦，乃假裝伏罪。

其實，李斯所以忍辱偷生，乃因自負其辯才無礙，而且對朝廷有大功，又實在沒有反叛之心，因此欲上書胡亥表明心意，希望皇帝能及時醒悟，赦免其罪。

他在獄中上書表示：

“臣為秦國宰相，治理萬民已達三十餘年。起初秦國國土陝隘，不過千里，兵數十萬，臣盡力而為，一方面陰行謀臣，資之金玉以遊說諸侯；一方面暗中編練甲兵，加以精神教育，強化其戰鬥力，並尊崇有功大臣，終於兼併六國，虜其王，統有天下，建立秦王朝。接著又北逐胡、貉外族，南定百越，使秦王朝稱霸於天下；平鬥斛、度量、文章，建立制度，使秦王朝之政務順利推動，如果這也都是臣的罪過，這樣子臣倒該早被判處極刑了。幸而先帝認為臣仍有可用之處，才能留臣至今天的啊！這些事實請陛下再詳加審察之。”

趙高卻下令獄吏棄其上書，不得稟奏，並厲聲斥責：

“階下囚哪有資格上書皇帝呢！”

唯恐夜長夢多，趙高派遣其賓客數人，假扮成御史、侍中及皇帝特使，輪流去審訊李斯，李斯以實情答之，但立刻遭到嚴厲杖擊，久而久之，便不敢再講真話了。這時候，趙高再鼓動胡亥派人提審李斯，李斯以為會和以前的審訊相同，不敢再講真話，只得伏罪，特使乃呈報胡亥定案。胡亥也很高興地表示：

“如果不是有趙高，差點便被宰相出賣了。”

這時候，三川太守李由也為楚軍攻破，李由被殺，使者回報胡亥，趙高便牽強附會，表示李由已向楚軍投降。胡亥大怒，便判定李斯以五刑，腰斬於咸陽。

李斯被拖出獄中，和其次子同時被綁在全家族的前頭，李斯回頭對次子說：

“我想與你再牽著黃狗到上蔡東門外打獵，都不可能做得到了！”

父子相擁而泣，李斯後悔參與沙丘之謀，以致有此三族同時被抄斬的悲劇。

李斯死後，胡亥以趙高為宰相，事無大小，均取決於趙高。

宋義斷言