。胡亥非常恼怒，破口大骂：“我闲着的时候他不奏事，偏我宴饮正酣之时再三扫我的兴致，难道是看朕年轻，瞧不起朕吗？”赵高趁机说：“若是这样，事情就严重了！沙丘之谋，丞相曾经有功。如今陛下已立为皇帝，而丞相地位没有提高，他这样做是想让陛下实行分封，立他为王呢！如果陛下不问臣，臣是不敢说这些话的。我还听说丞相的长子李由与反贼之间有书信往来，不过我还没有掌握确凿的证据，因此没敢报告皇上。”秦二世见赵高分析得头头是道，因此，准备拘捕李斯，又恐怕把握不大，打草惊蛇，便先派人调查李斯儿子李由与盗贼相互勾结的证据。
对赵高在皇上面前打他的报告，李斯已有耳闻。他知道自己中了赵高的圈套。他上书给秦二世，一面申诉自己的冤屈，一面指出赵高“有邪佚之志，危反之行”，提醒秦二世注意。然而此时的胡亥，早就被赵高完全迷惑，他反而将李斯的申诉书交给赵高过目，嘱咐他要小心。赵高佯作悲伤地说：“丞相父子谋逆之心已久，所担心的就臣一人。臣死不足惜，只是担心陛下的安危。”这几句“赤胆忠心”之言，使胡亥大为感动。他安慰赵高道：“有朕在，谁敢动你？”自此赵高更加肆无忌惮。
当时，造反的人越来越多。李斯邀同将军冯劫和右丞相冯去疾联名上奏秦二世，建议暂停阿房宫的工程，减少边区戍守和转输，以缓解民愤。秦二世对李斯本就有怒气，这下一触即发。他咆哮道：“这些都是先帝开创的功业，必须继续从事！如今我才即位两年，就蜂盗并起，完全是因为你们镇压不力所致。你们身为两朝重臣，上无以报先帝，次不为朕尽忠，还有何资格占着丞相、将军的位子！”说罢，叫人把冯去疾、李斯、冯劫统统抓起来，投入监狱。冯去疾、冯劫知道消息后就自杀了。李斯觉得自己一向劳苦功高，皇帝不会把自己怎么样。哪知秦二世把李斯交赵高审问定罪，赵高拷打李斯，鞭子像雨点般落下，李斯不胜痛楚，被屈打成招。李斯自负能言善辩，自己又确实没有造反的心，于是又找机会上书，希望秦二世能赦免自己。然而奏书呈上，全落在赵高手中，赵高指使狱吏将奏书扔在一边，压下不报，并说：“囚犯无权上书。”
后来，赵高暗派宾客十余人冒充为御史等人，再次开庭审判李斯。李斯仍然坚持原诉，赵高则派人再次拷打他，李斯只得又改口。秦二世派人复查李斯的案子，李斯以为与以前一样，说了也没用，为了不受皮肉之苦，便违心服罪。秦二世知道后，高兴地说：“没有赵君，差点让丞相把我卖了。”秦二世二年的七月，李斯被腰斩，并弃市咸阳。