當時二世正在甘泉宮觀看摔跤和滑稽戲表演。李斯不能進見，就上書揭發趙高的短處說：“我聽說，臣子比同君主，沒有不危害國家的；妾比同丈夫，沒有不危害家庭的。現在有的大臣擅自掌握賞罰大權，和您沒有什麽不同，這是非常不妥當的。從前司城子罕當宋國丞相，自己掌握刑罰大權，用威權行事，一年之後就劫持了宋國國君，篡奪了王位。田常當齊簡公的臣子，爵位高到全國無人與他相匹敵，自家的財富和公家的一樣多，他行恩施惠，下得百姓的愛戴，上得群臣的擁護，暗中竊取了齊國的權力，在廳堂裏殺死了宰予，又在朝廷上殺死齊簡公，這樣，就完全控製了齊國。這是天下人明明知道的。現在趙高有邪辟過分的心誌和險詐叛逆的行為，就如同子罕當宋國丞相時的所作所為；私人占有的財富，也正像田常在齊國那樣多。他一並使用田常、子罕的叛逆方式而又竊取了陛下您的威信，他誌向就如同韓玘當韓安的宰相時一樣。陛下你不早打算，我擔心他遲早會發動叛亂啊。”二世說：“這是什麽話？趙高原本是個宦官，但他不因處境安逸就為所欲為，也不因處境危險就改變忠心，他品行廉潔，一心向善，靠自己的努力才得到今天的地位，因忠心耿耿才被提拔，因講信義才保住祿位，我確實認為他是賢才，而你懷疑他，這是什麽原因呢？再加上我年紀輕輕就失去了父親，沒什麽知識，不知如何管理百姓，而你年紀又大了，我擔心與天下人隔絕了。我如果不把國事托付給趙高，還應當用誰呢？況且趙先生為人精明廉潔，竭盡其力，下能了解民情，上能順適我的心意，請你不要懷疑。”李斯說：“並非如此。趙高從前是卑賤的人，並不懂道理，貪得無厭，求利不止，地位權勢僅次於陛下，但他追求地位和權勢的欲望沒有止境，所以我說是很危險的。”二世早上已相信了趙高，擔心李斯殺掉他，就暗中把這些話告訴了趙高。趙高說：“丞相所憂慮的隻有我趙高，我死之後，丞相就可以幹田常所幹的那些事了。”於是二世說：“就把李斯交給你這郎中令查辦吧！”
趙高查辦李斯。李斯被捕後並套上刑具，關在監獄中，仰天長歎道：“唉呀！可悲啊！無道的昏君，怎麽能為他出謀劃策呢！從前夏桀殺死關龍逢，商紂殺死王子比幹，吳王夫差殺死伍子胥。這三個大臣，難道不忠嗎！然而免不了一死，他們雖然盡忠而死，隻可惜忠非其人。現在我的智慧趕不上這三個人，而二世的暴虐無道超過了桀、紂、夫差，我因盡忠而死，也是應該的呀。況且二世治國不是胡搞麽！不久前殺死了自己的兄弟而自立為皇帝，又殺害忠良，重用低賤的人，修建阿房宮，對天下百姓橫征暴斂。並不是我不勸諫，而是他不聽我的呀。凡是古代聖明的帝王飲食都有一定的節製，車馬器物有一定的數量，宮殿都有一定的限度，頒布命令和辦事情，增加費用而不利於百姓的一律禁止，所以才能長治久安。現在二世對自己的兄弟，施以違反常情常理的殘暴手段，不考慮會有什麽災禍，迫害、殺戮忠臣，也不考慮會有什麽災殃；大力修築宮殿，加重對天下百姓的稅收，不吝惜錢財：這三件措施實行之後，天下百姓不服從。現在造反的人已占天下人的一半了，但二世心中還未覺悟，居然任用趙高為輔佐，我一定會看到盜賊攻進鹹陽，使朝廷變為麋鹿嬉遊的地方。”
於是二世就派趙高審理丞相一案，對他加以懲處，查問李斯和兒子李由謀反的情狀，將其賓客和家族全部逮捕。趙高懲治李斯，拷打他一千多下，李斯不能忍受痛苦的折磨，冤屈地招供了。李斯之所以不自殺而死，是他自負能言善辯，又對秦國有大功，確實沒有反叛之心，希望能夠上書為自己辯護，希望二世能覺悟過來並赦免他。李斯於是在監獄中上書說：“我擔任丞相治理百姓，已經三十多年了。我來秦國趕上領土還很狹小。先王的時候，秦國的土地不過千裏，士兵不過幾十萬。我用盡了自己微薄的才能，小心謹慎地執行法令，暗中派遣謀臣，資助他們金銀珠寶，讓他們到各國遊說，暗中準備武裝，整頓政治和教化，任用英勇善戰的人為官，提高功臣的社會地位，給他們很高的爵位和俸祿，所以終於威脅韓國，削弱魏國，擊敗了燕國，趙國，削平了齊國、楚國，最後兼並六國，俘獲了他們的國王，擁立秦王為天子。這是我的第一條罪狀。秦國的疆域並不是不廣闊，還要在北方驅逐胡人，貉人，在南方平定百越，以顯示秦國的強大。這是我的第二條罪狀。尊重大臣，提高他們的爵位，用以鞏固他們同秦王的親密關係。這是我的第三條罪狀。建立社稷，修建宗廟，以顯示主上的賢明。這是我的第四條罪狀。更改尺度衡器上所刻的標誌，統一度量衡和文字，頒布天下，以樹立秦朝的威名。這是我的第五條罪狀。修築馳道，興建遊觀之所，以顯示主上誌滿意得。這是我的第六條罪狀。減輕刑罰，減少稅收，以滿足主上贏得民眾的心願，使萬民百姓都擁戴皇帝，至死都不忘記皇帝的恩德。這是我的第七條罪狀。像我李斯這樣作臣子的，所犯罪狀足以處死，本來已經很久了，皇帝希望我竭盡所能，才得以活到今天，希望陛下明察。”奏書呈上之後，趙高讓獄吏丟在一邊而不上報，說：“囚犯怎能上書！”
趙高派他的門客十多人假扮成禦史、謁者、侍中，輪流往複審問李斯。李斯改為以實對答時，趙高就讓人再拷打他。後來二世派人去驗證李斯的口供，李斯以為還和以前一樣，終不敢再改口供，在供詞上承認了自己的罪狀。趙高把判決書呈給皇帝，二世皇帝很高興地說：“沒有趙君，我幾乎被丞相出賣了。”等二世派的使者到達三川調查李由時，項粱已經將他殺死。使者返迴時，正當李斯已被交付獄吏看押，趙高就編造了一整套李由謀反的罪狀。
趙高查辦李斯。李斯被捕後並套上刑具，關在監獄中，仰天長歎道：“唉呀！可悲啊！無道的昏君，怎麽能為他出謀劃策呢！從前夏桀殺死關龍逢，商紂殺死王子比幹，吳王夫差殺死伍子胥。這三個大臣，難道不忠嗎！然而免不了一死，他們雖然盡忠而死，隻可惜忠非其人。現在我的智慧趕不上這三個人，而二世的暴虐無道超過了桀、紂、夫差，我因盡忠而死，也是應該的呀。況且二世治國不是胡搞麽！不久前殺死了自己的兄弟而自立為皇帝，又殺害忠良，重用低賤的人，修建阿房宮，對天下百姓橫征暴斂。並不是我不勸諫，而是他不聽我的呀。凡是古代聖明的帝王飲食都有一定的節製，車馬器物有一定的數量，宮殿都有一定的限度，頒布命令和辦事情，增加費用而不利於百姓的一律禁止，所以才能長治久安。現在二世對自己的兄弟，施以違反常情常理的殘暴手段，不考慮會有什麽災禍，迫害、殺戮忠臣，也不考慮會有什麽災殃；大力修築宮殿，加重對天下百姓的稅收，不吝惜錢財：這三件措施實行之後，天下百姓不服從。現在造反的人已占天下人的一半了，但二世心中還未覺悟，居然任用趙高為輔佐，我一定會看到盜賊攻進鹹陽，使朝廷變為麋鹿嬉遊的地方。”
於是二世就派趙高審理丞相一案，對他加以懲處，查問李斯和兒子李由謀反的情狀，將其賓客和家族全部逮捕。趙高懲治李斯，拷打他一千多下，李斯不能忍受痛苦的折磨，冤屈地招供了。李斯之所以不自殺而死，是他自負能言善辯，又對秦國有大功，確實沒有反叛之心，希望能夠上書為自己辯護，希望二世能覺悟過來並赦免他。李斯於是在監獄中上書說：“我擔任丞相治理百姓，已經三十多年了。我來秦國趕上領土還很狹小。先王的時候，秦國的土地不過千裏，士兵不過幾十萬。我用盡了自己微薄的才能，小心謹慎地執行法令，暗中派遣謀臣，資助他們金銀珠寶，讓他們到各國遊說，暗中準備武裝，整頓政治和教化，任用英勇善戰的人為官，提高功臣的社會地位，給他們很高的爵位和俸祿，所以終於威脅韓國，削弱魏國，擊敗了燕國，趙國，削平了齊國、楚國，最後兼並六國，俘獲了他們的國王，擁立秦王為天子。這是我的第一條罪狀。秦國的疆域並不是不廣闊，還要在北方驅逐胡人，貉人，在南方平定百越，以顯示秦國的強大。這是我的第二條罪狀。尊重大臣，提高他們的爵位，用以鞏固他們同秦王的親密關係。這是我的第三條罪狀。建立社稷，修建宗廟，以顯示主上的賢明。這是我的第四條罪狀。更改尺度衡器上所刻的標誌，統一度量衡和文字，頒布天下，以樹立秦朝的威名。這是我的第五條罪狀。修築馳道，興建遊觀之所，以顯示主上誌滿意得。這是我的第六條罪狀。減輕刑罰，減少稅收，以滿足主上贏得民眾的心願，使萬民百姓都擁戴皇帝，至死都不忘記皇帝的恩德。這是我的第七條罪狀。像我李斯這樣作臣子的，所犯罪狀足以處死，本來已經很久了，皇帝希望我竭盡所能，才得以活到今天，希望陛下明察。”奏書呈上之後，趙高讓獄吏丟在一邊而不上報，說：“囚犯怎能上書！”
趙高派他的門客十多人假扮成禦史、謁者、侍中，輪流往複審問李斯。李斯改為以實對答時，趙高就讓人再拷打他。後來二世派人去驗證李斯的口供，李斯以為還和以前一樣，終不敢再改口供，在供詞上承認了自己的罪狀。趙高把判決書呈給皇帝，二世皇帝很高興地說：“沒有趙君，我幾乎被丞相出賣了。”等二世派的使者到達三川調查李由時，項粱已經將他殺死。使者返迴時，正當李斯已被交付獄吏看押，趙高就編造了一整套李由謀反的罪狀。