过了几天，秦二世突闻报，刘邦所率义军已进入了函谷关，于是更加恐慌。入夜，秦二世梦见一只白虎咬着车驾上左边那匹马，鲜血淋漓，顿时惊醒，爬起来便感到心中忐忑不安，于是就命太卜前来占梦。
太卜占梦后奏道：“这是泾水河神作祟所致。为除去灾祸，陛下宜往咸阳东南望夷宫斋戒，祭祀河神，将四匹马投入泾河，献给水神。此灾自可去除。”其实，那占梦的太卜是秉承了赵高的授意。赵高早已将秦宫上下尽皆收买，赵高不过是借占梦者之口，实施自己的计划而已。
秦二世闻得占梦者如此说，竟信以为真，不敢怠慢，当下即让中车令备车前往咸阳东南的望夷宫，并带上随身侍从、宫娥美女，一连斋戒三日；又宰了白马四匹，投于河中，然后设坛焚香，亲祭河神。
赵高闻听秦二世已动身去了望夷宫，又知二世皇帝业已知晓义军逼近都城的真相，甚怕二世皇帝对自己动了杀机，于是便找到女婿、咸阳令阎乐和弟弟赵成，前来相府内室谋划。
赵高对阎乐和赵成说：“皇上不听劝诫，想加害我族。我想借机废掉皇上，改立有贤德名声的子婴为帝，尔后再自己登基为帝。尔等皆为大任！”阎乐和赵成本就是死党，自是沆瀣一气，一拍即合，哪有不允的道理。于是三人谋划既定，单等杀害二世皇帝这日的来临。
这天，阎乐领着千余甲士，假称抓捕盗贼，径直闯入胡亥行宫，杀死反抗卫士之后，往望夷宫而去。
其时，二世皇帝在望夷宫斋戒完毕，正与嫔妃嬉戏，忽见阎乐带甲兵前来，情知不妙，顿时吓得面如土色，浑身筛糠似的。
阎乐也不与胡亥多言，当众宣布其罪状道：“胡亥骄横放纵，滥杀无辜，手段残暴，与天下人为敌，逼天下人反叛，现请自我了断！”
胡亥方知自己性命堪忧，甚至不保，于是就向阎乐央求道：“我甘愿退位，得一郡之地为王，可否？”阎乐不答。
胡亥又道：“我甘愿为万户侯，可否？”阎乐仍是不答。
胡亥又道：“我甘愿与夫人去做平凡的黔首，如何？”
谁知，阎乐已嫌胡亥啰里啰唆、恶狠狠地呵斥说：“我奉相国之命，替天下人伸张正义，怎能答应你这条件、那条件开释于你。还不早些伏诛，免受他苦！”说完，便命几个武士上前，捕杀胡亥。
胡亥自知难逃一死，但害怕被砍头，死得太难看，于是向阎乐请求，自行了断，阎乐于是递给他麻绳一根，胡亥哆哆嗦嗦将麻绳绕在房梁上，再往自己脖子上一套，阎乐很不情愿地派手下抱了他一把，但见那麻绳已经抻直，便一脚踹倒了那个抱胡亥的手下，让胡亥的身子**了起来。一会儿工夫，胡亥的脚就蹬直了。
其时，年仅二十有三，在位不过三年。
胡亥自尽之后，赵高一面命人以平民之丧将胡亥葬于他生前的欢愉之处——杜南宜春苑；一面又操持立嬴子婴为帝。
赵高的如意算盘是：自己刚刚斩杀了二世皇帝，复立自己为帝，必然招致文武大臣的不服，故不能草率行事，只能先用秦始皇嫡长子扶苏的儿子子婴做幌子，自己依旧大权独揽，那么皇位迟早归于自己。
于是赵高召集众大臣道：“今关东六国均已恢复原来的国号，秦国不能再挂皇帝空名，应像以前那样称王。国不可一日无主，我闻子婴素有贤名，可立为王。”众臣情知赵高连二世皇帝都敢加害，其他大臣更是不放于眼中，故不敢得罪，只好勉强同意。
子婴在朝中多有贤名，二世加害诸公子和蒙氏兄弟时，子婴也曾劝谏二世，但二世不纳。此次，赵高立其为帝，只是碍于朝中形势，不得已而为之。子婴也深知赵高害死二世之后，想自己登基为帝，只是惧怕朝中大臣反对，才假意立他为王，故对赵高心存戒备。这天夜里，子婴将两个儿子和亲信韩谈找来，一起商量应对办法。
子婴道：“赵高谋害二世皇帝，又惧大臣诛杀，这才假装申明大义，立我为王。我若不从，必将也为其所害。为今之计，莫如先发制人，一举将赵高诛杀，以免后患。”当夜，子婴与二子、韩谈密议到深夜，将诛杀赵高的计划，定在自己登位的这一天。
子婴即位这日，赵高遣人前往宫中，催促子婴到宗庙接受天子玉玺。子婴称有病在身，不肯前往。赵高又多次派人去催，子婴都坚持不去。
赵高见子婴称病不往，不知有诈，只得自己亲自来请。孰料，赵高毫无防备地进入子婴行宫后，韩谈便率数十甲士突然一拥而上，很快将其党羽悉数击杀，最后将赵高击倒，赵高立刻匍匐于地，请求饶命，韩谈早已义愤填膺，哪容他再演“苦肉计”，手起剑落，便让其身首异处了。
子婴诛杀赵高后，即将赵高尸首悬于咸阳城门，而后又尽诛赵高三族。这时，军探来报，刘邦已率十万大军逼近咸阳。为挽救危局，子婴只得匆忙点上五万兵马，前往峣关，守卫京畿。
其实，刘邦早已率军抵近峣关，且用张良之计，先派人潜入峣关；再派兵在峣关左右山头遍插旗子，作为疑兵；又派大将周勃率军绕到峣关东南侧，趁关上守军不备，杀死守关将士，一举占领峣关，而后引军进入峣关。
待秦王嬴子婴遣五万兵马来到峣关，见刘邦军早已破关而入。
秦军在蓝田遭刘邦大军痛歼，子婴所遣的五万兵马，只有少数逃回了咸阳，刘邦率军追杀而至，子婴知道咸**本无险可守，嬴氏江山已不可挽回，只得向刘邦投降。刘邦闻信，则止住兵马，将其暂时驻扎于灞上，并约请子婴前来投降。
这天，是秦王子婴登基第四十六天，眼见爷爷创下的江山，败于自己之手，子婴不由痛心疾首，但大势已去，只得认命，带着文武大臣到刘邦军中请降。
那日，正是金秋十月，秋风宜人，天高云淡，丹桂飘香，咸阳城外，轵道周围，矛戈林立，寒光闪烁，旌旗蔽空，战马嘶鸣。
秦王子婴手捧秦国传国玉玺，以及秦朝兵符及节杖等，颈上系着素绢，从简车上颓然走下，亲率文武大臣三十余人，跪于轵道一旁，俯首请罪，向刘邦义军投降。
嬴子婴与群臣跪在轵道旁，迎接招降。刘邦受了玉玺，上前来扶子婴。只听身侧樊哙说道：“丧国之主，留之不利，不如杀了，免生后患。”拔剑要杀子婴。刘邦忙制止道：“古贤者不杀亡国之君，今我愿效仿。”将子婴扶起，并亲解其带，同乘一车，一齐入了咸阳城。众人随刘邦齐到咸阳宫坐定，子婴又率群臣过来叩拜。刘邦见子婴在下面一直战战兢兢，也甚觉可怜。正要发话，却听周勃道：“咸阳城虽下，然秦国地域广阔，不服者甚众。
若是秦人托词反叛，恐又要生起是非。主公何不依樊将军所言，将子婴杀了，不省却许多担忧？”灌婴、柴武跟着也劝。刘邦听了，摆手道：“这个使不得！当初楚怀王所以遣某向西伐秦，正是虑及本帅有宽容之心。今子婴已降，如再杀他，也是不祥。诸君切勿再言，请各安本分。”就在殿上废去子婴秦王位，贬黜为黎民百姓，暂留住别宫，待日后再行发落。
当初，有卢生向秦始皇献仙人之书，书中有“亡秦者胡”字样。秦始皇观后颇为不安，心中疑为北胡匈奴，于是就令将军蒙恬北征，拓地千里，将匈奴逐至塞外。从此，秦始皇便以为除却了心头之患，嬴家天下便可高枕无忧。岂料此胡非北胡，原为胡亥。此乃谶语也。子婴既向刘邦投降，大秦王朝遂也寿终正寝。
刘邦大军进至咸阳，将士纷纷进入宫中，抢取财物，闹得乱七八糟。刘邦令秦国故吏，不论高低，皆将户口、粮册、官符、印绶送来交割，钱物尽收入灞上的中军大帐。刘邦一时得意非凡，便将随来官员散去，自同樊哙、卢绾走马宫中四处观望。众将既没有约束，自然胡来，一概都奔到各府库内，将金银锦缎、珍珠玉石尽数搬出，坐地分配。
此刻，偏有一人，独独视而不见，只顾往丞相府里来。此人姓萧，单名一个“何”字，乃是沛县丰邑人，与刘邦同乡。先前在沛县做吏掾，他律法纯熟，刀笔精通，做事向来谨慎，极能把握分寸，凡经他手的诉讼案情，不论大小，从来就不会出差错，满县人没一个不服。朝廷监御史曾来泗水郡考察官员政绩，行到沛县，县令设宴款待，让萧何在一旁作陪。谈到国家法度，正合萧何心意，他在座上论起律令来，头头是道，滔滔不绝。监御史大惊，不想小小沛县，竟有如此精熟秦法之人，深以为奇，赞不绝口，便有心征他入御史府。萧何是何等聪明之人，知秦朝难以久远，便找些托词，婉言谢绝。监御史见他不肯，也就作罢。从此萧何声名鹊起，不久便升迁做了主簿。此刻，只有萧何先至秦朝丞相府内，把有关户口、地图等文书档案收起保管。
刘邦春风得意，在众将陪同之下来到阿房宫。众将勒马细观，只见眼前到处是雕栏玉砌、曲榭回廊、三步一楼、五步一阁，流光溢彩、富丽豪华，当下不由得惊羡不已，叹为观止。见宫中立着无数娇艳嫔妃，一个个宛若天仙下凡，亭亭玉立，妩媚多姿，真如风摆杨柳，顾盼生姿。刘邦本为好色之人，此时又见了这些美女，觉得身边女子无法与之相比，竟迷糊糊地向宫中走去。
樊哙见刘邦进宫后许久不出，遂即闯入宫中，劝谏刘邦道：“沛公是要得天下，抑或是要当富家翁？这些奢侈之物，使得大秦帝国遭到灭亡，如今对泰朝还有何用？我看还是赶快回营！”
刘邦闻听大怒，回身斥责道：“连你也来败我的雅兴！你可知道我梦寐以求了多少年？你若到我这般年纪，便知及时行乐，时不我待！且让我先在此歇息片刻！”
樊哙自知劝不动刘邦，当下也不敢再言，径往张良帐中而去。
张良闻听樊哙等人之言，心知刘邦必是旧病重犯，又见众将劝谏不住，只得亲往宫中，婉劝刘邦道：“古人云：‘忠言逆耳利于行，良药苦口利于病。’望沛公能听从樊将军与诸将之言。”
刘邦一向信任张良，并对张良素来言听计从，当即也便省悟过来，于是便下令将士封存所有仓库，而后带着将士回到灞上。
后来，刘邦听从了萧何等人的劝告，颁布命令约束士卒，严明军纪，不可再行抢取财货之事；张榜安民，以慰民心，同时发布《入关告谕》。告谕载明：父老苦秦苛法久矣！诽谤者族，偶语者弃市。吾与诸侯约：先入关者王之。吾当王关中，与父老约法三章耳：杀人者死，伤人及盗抵罪。余悉去秦法，诸吏人皆案堵如故。凡吾所以来，为父老除害，非有所侵暴，无恐！且吾所以还军灞上，待诸侯至而定约束耳。
稍后，刘邦还让各县父老和原秦国官吏到咸阳附近，宣布此三条法令。关中父老得知刘邦废除暴秦严刑苛法和“约法三章”
之后，无不拍手称快。大伙争先恐后拿着牛肉、羊肉、酒，前往刘邦军中慰劳义军将士。刘邦见此，劝他们把东西拿回，并对关中父老说道：“关中父老向来辛苦，且我军粮食充足，眼下无有缺少，就用不着父老破费了。”
由此，刘邦也给关中父老留下了极好的印象，关中父老对刘邦感恩戴德，甚至都巴望着刘邦能留在关中。