在农民起义军的沉重打击下,秦王朝统治阶层内部矛盾进一步公开化。在此之前，赵高就杀死丞相李斯，独揽朝政。昏庸的胡亥只知“肆意极欲”、“作宫室以章德意”，大权早已旁落入赵高一人手中。赵高为进一步篡权，欲试探一下朝廷文武官员。
秦二世三年（前207年）八月己亥，赵高将一头鹿献给二世，竟当众硬说这是一匹马，二世胡亥笑道：“丞相误邪？谓鹿为马。”当场问大臣，有的说是鹿，有的不吭声，有的还阿顺赵高也跟着说是“马”。事后，赵高将当时说是鹿的人都加以迫害、打击，结果，“群臣皆畏高”。这“指鹿为马”的故事，反映了赵高的权势已达无以复加的程度。
当刘邦率兵至武关时，关东大部分地区已落入农民起义军之手，许多地方的秦朝官吏纷纷投降义军，不少六国旧贵族也叛秦而自立。秦王朝已处于土崩瓦解之中。
赵高恐二世对他责难，于是就先下手，同其婿咸阳令阎乐和其弟郞中令赵成密谋，杀掉二世胡亥，将秦政混乱的责任推到胡亥一人身上。当阎乐携兵器闯入望夷宫时，对二世说：“足下骄恣，诛杀无道，天下共畔足下。”并叫其自杀，二世要求“愿得一郡为王”，不准；又要求“愿为万户侯”，仍不准；又进一步要求“愿与妻子为黔首，比诸公子”，仍不准。最后逼得二世终于自杀。
赵高
赵高杀死二世后，即立二世之兄子公子婴为秦王。同时，暗中派人与刘邦联系，与义军讲和，愿在关中自立为王。据当时的形势，秦朝灭亡在即，刘邦当然拒绝讲和，率军攻入武关（陕西丹凤附近），进至峣关（陕西蓝田东南）。刘邦欲以二万人攻秦守军，张良献计：一方面设疑兵，大张旗鼓威胁秦军；另一方面对守关秦将诱以重宝，引其叛降，然后趁其不备向秦进攻。刘邦按照这个计划执行，果然大破秦军，“北至蓝田，再战，秦兵竟败”，蓝田一仗，打得秦军落花流水，一败涂地，秦王朝灭亡已成定局。
在这种情况下，秦王子婴在即位5日内将赵高刺杀，当刘邦军队破武关至霸上（陕西西安市东南）逼近咸阳时，刚刚当了46天秦王的子婴“系颈以组，白马素车，奉天子玺符”向起义的农民军投降。这正是汉元年（前206年）冬。秦始皇二十六年（前221年）建立的秦王朝只存在了15年就被农民战争所推翻了。
秦王朝自秦始皇二十六年（前221年）建立以后，在不到15年的时间里，就被农民起义所推翻，这一严酷的现实，一直吸引着古今中外的史学家、政治家不断地探讨秦王朝迅速灭亡的原因，多少年来人们从不同角度提出种种解释。
但是，秦王朝迅速灭亡的最根本原因，在于秦王朝政权掌握在以秦始皇为首的军功地主手里，其实行的统治特别残暴。如前所述：秦代地主阶级中，实际掌权的只是极小一部分秦国的军功地主，不仅广大劳动人民，就是六国的豪族地主和普通地主也处于被压迫的地位。
这就产生以下三个后果：
（一）秦王朝政权的阶级基础非常狭窄，它将愈来愈多的人推向与自己敌对的地位。
所谓“奸人并起，万民离叛”正反映秦代统治者的孤立状况。
（二）统治特别残酷。
商鞅变法
《汉书·刑法志》载：“秦人，其生民也苛刻，其使民也酷烈，劫之以势，隐之以苛，狃之以赏庆，道之以刑罚，使其民所以要利于上者，非战无由也。”从商鞅变法以后，秦即奖励军功，由长期战争中培养起的军功地主，只懂得暴力，不知其他。因此，在取得统一政权以后，依旧“负力怙威”，对天下人民进行无限度地剥削、压榨。
这种剥削压榨已经超过人民和社会可以负担的限度，“丁男被甲，丁女转输，苦不聊生，自经于道树，死者相望”。结果“秦皇帝崩，天下大叛”。
（三）未能彻底铲除割据的痕迹。
秦王朝统一后，采取各种措施巩固统一，这是有历史意义的进步。但秦代居于统治地位的地主阶级尚保留着极强烈的、狭隘的地域观念，在一些方面表现出割据的痕迹尚不能完全铲除干净。
如秦的统治者对秦国故地关中，和原关东各国地区的人民表现出亲疏不同的态度，关东各国故地吏卒被征发到关中服徭役的，常常被当地的卒吏欺凌、侮辱，“秦中吏卒遇之多无状”。
这在客观上加深了关东地区同关中地区人民之间的矛盾，削弱了秦王朝统治的基础。由于军功地主统治所造成的上述恶果，使刚刚实现统一的秦王朝又立刻将自己置于灭亡的境地。如果不把秦王朝推翻，诞生不久的封建社会就无法成长起来，初步实现的统一也不能巩固，社会经济更无从发展。
