五年后，韩非也到秦国来了。李斯很了解韩非的爱国思想和杰出的能力，他陷害了韩非，除去了自己的一个潜在对手。不久李斯又被升为廷尉，直到秦王政二十六年（公元前221年），秦统一六国，嬴政成了中国统一大帝国的皇帝。在这中间，李斯的功劳是很大的，因此被秦始皇任为丞相。
这时候，有人建议秦始皇仿效周武王，把儿子和功臣封到各地去当王。在讨论这一议案的时候，大臣们全都支持。唯独李斯力排众议，指出现在已经不是周初的时代，分封诸侯只能造成互相攻击、互相仇恨的结果，对于统治天下是很不利的。秦始皇同意了李斯的意见，避免了一次历史的倒退。
李斯还在春秋时代已经流行的大篆字体的基础上加以简化，对不同的写法加以统一，形成了一种新的字体，叫作小篆。秦始皇还把这种字体公布天下，形成了秦朝的“书同文字”。秦始皇经常到全国各地去巡视，李斯都跟随左右。走到重要的地方，秦始皇都要刻石立碑，称颂自己的功勋。这些碑文很多都是李斯写的。
秦始皇统一中国八年后，有一个叫淳于越的人又一次提出分封诸侯的建议，并且说，不按古代的方式来统治天下是不可能长久的。秦始皇让大臣们讨论，李斯进行了坚决的抵制。他指出，三皇五帝的统治都不是沿袭前代的统治方法。陛下创立的伟业亘古未有，更不可能沿袭前人。那些陈腐的儒生们动不动就用古代如何来非难陛下，以图达到惑乱人心的目的。他们还利用古代的书籍私自办学。他们要么在心里否定陛下的政策，要么在人前公开地议论。如果让他们这样下去而不加以禁止，就会影响陛下的威望。因此，他建议把天下的各种书籍，除了医药、算卦、种树等类的书外，一律烧掉。再有胆敢私藏诗书或谈论诗书的，一律处以死刑。李斯的这些意见很符合秦始皇的心思，因此他很快就批准了李斯的建议。于是，一场企图烧毁整个中国古代文化的大火便在中国大地上燃烧起来了。这场罪恶的火几乎割断了古代中国与后世的联系，对中国文化造成了一场毁灭性的打击，至今还给我们留下万千的谜与遗憾。好在“野火烧不尽”，我们的先人还是用各种方法保存下来一些古代典籍。但这同浩繁的中国古代文化宝库比起来，还是太少了。这就是秦始皇和李斯写在中国历史上的无法磨灭的一笔罪孽——焚书。
当然，李斯在自己的回忆中并没有把焚书看得那么严重。他是把这些作为他的功绩来回味的，否则秦始皇怎能这样赏识他，给他这样高的荣耀呢？
是的，他的荣耀确实太高了。自古以来，有几人能与他相比？“丞相能用我的计策，就会长期封侯，世世享受尊荣，有福有寿。否则，就会祸及子孙。”赵高的话又在他的脑海中激荡起来。是的，如果扶苏当了皇帝，肯定会让蒙恬当丞相的。蒙恬的功绩、蒙恬在各层人士中的威望、蒙恬与扶苏的关系，甚至蒙恬的家世，都是他李斯不可比拟的。
蒙恬的祖父名叫蒙骜，在秦昭王时代就是上卿，在庄襄王时代为秦国攻城略地，屡立战功。蒙恬的父亲蒙武是秦始皇时代的裨将，也是战功显赫。秦始皇二十六年，蒙恬也当上了将军，大破齐军，为秦始皇最后完成统一中国的大业立下了汗马功劳，官拜内史。当时，中国北方的少数民族都被叫作“胡”。秦始皇三十二年，蒙恬率三十万大军进攻胡人，把黄河以南的土地全部并入秦国的版图。蒙恬还派人把以前各国修的长城连接起来，从甘肃的临洮一直修到辽东，形成一道坚固的北方屏障。他在北部边疆战斗了十几年，匈奴等少数民族都很惧怕他，保证了北方边疆的安宁。因此，秦始皇很器重他。他的弟弟蒙毅也很受秦始皇的信任，官至上卿。兄弟二人一内一外，没有人敢同这两个人争高低。
秦始皇三十六年，他最信任的两个方士原说能给他讨来不死之药，却在诽谤秦始皇之后逃之夭夭。这时，秦始皇接到很多报告，说他派去寻找不死之药的方士们花了大量的钱，却没有什么成果。他大为恼火，下令捉拿方士之类的读书人拷问。这些人互相告发，受到牵连的有四百六十多人。秦始皇把这四百六十多人全部活埋。公子扶苏对秦始皇的这种做法不赞成，对他的父皇说，这些读书人读的都是孔子的书，现在天下初定，如果杀这么多人，恐怕会造成社会的不安定。秦始皇听了扶苏的话勃然大怒，就把扶苏派到北部边疆去监督蒙恬的军队。这一年多，蒙恬与扶苏的关系很不错。
如果公子扶苏继承帝位，丞相的位置显然就是蒙恬的了。那么，他李斯又往哪里去？想到这里，李斯有点不寒而栗。他长叹一声，自言自语地说：“唉，在这乱世之中，既然不能为公正而死，又怎能指望靠公正保护自己呢？”他下定了决心，决定按赵高的主意办。
在到达咸阳之前，赵高、胡亥、李斯三人找了个机会，经过一番密谋，毁掉了秦始皇原来的遗诏，重新伪造了一份给丞相李斯的遗诏，要求立公子胡亥为太子。还伪造了一封写给公子扶苏的信。并立即派胡亥的一个客卿，带着几个武士，骑快马日夜兼程赶到扶苏和蒙恬所在的上郡（在今陕西省延安、榆林一带），把假信送给扶苏。
扶苏听说父皇捎信来了，非常高兴，急忙拆开这封信的泥封，取出里面写在绢上的信。看完了信，扶苏的眼泪立即就流下来了。因为父皇在信中一反过去的期望和鼓励，反而通篇都是对他的指责。“你与蒙恬戍边十余年，消耗了大量的兵力和物力，却没有建立一点功劳。”其实，扶苏是在秦始皇三十六年到北边的，所以只有一年多的时间。不过，蒙恬在这里的时间倒的确是不短了。信中还指责扶苏几次上疏诽谤父皇。“今赐剑一把，请你自裁。”自裁就是让他自杀。又说：“蒙恬与公子在外，不知纠正公子的错误，是不忠的表现，赐死。兵权移交给副将王离。”扶苏抬头看了一眼送信的人，那人果然双手捧过一把利剑。扶苏接过来，转身走进自己的里屋，举起剑就要往自己身上刺。蒙恬及时赶到，一把拉住扶苏的手，说：“陛下现在不在咸阳。他过去并没有立过太子。陛下派我率三十万大军守边，以公子为监军。这是非常重大的使命，你我怎么能凭一封信就自杀呢？公子应当亲自派人去问问陛下，如果得到了陛下的肯定，我们再死不迟。”扶苏是一个很老实的人，他一点也没有考虑这封信的真实性，对蒙恬说：“父皇恩赐儿子一死，还有什么必要去问呢？”他趁蒙恬一心研读这封信的时候，把剑刺入了自己的心脏。蒙恬则表示还要请示一下陛下，然后再死不迟。来人就把蒙恬抓起来，关到阳周（在今陕西省子长县北）的狱中。
胡亥派来的人完成了任务，立即返回。他们在临近咸阳的地方迎到了皇帝车队。赵高、胡亥、李斯三人听说扶苏已死，大喜过望。因为他们最担心的就是蒙恬的三十万军队，如果他真的保护扶苏杀回咸阳，后果是很难设想的。于是，李斯下令车队加快速度。他们在第二天就赶到咸阳。
他们先把温凉车赶到渭河南岸的信宫，关闭宫门，由赵高安排宦官把秦始皇的遗体装殓入他生前就已准备好的棺椁之中。与此同时，他们又急急忙忙赶到甘泉宫，召集大臣。李斯站在皇帝的御座旁，宣布道：“先帝陛下巡行途中，不幸染恙，不治而崩。”染恙也就是得病。“先帝临终留有遗诏：公子胡亥，聪明仁孝，立为太子，并承继帝位，为秦二世皇帝。”
读罢假遗诏，李斯又说道：“国不可一日无君。现在，就请太子登基！”已经安排好的宫女扶着胡亥慢慢地登上皇帝的宝座，并由赵高给他带上新制的皇冠。早已跪在陛阶之下的大臣们山呼万岁。就这样，胡亥就在赵高、李斯的阴谋之中当上了皇帝。
赵高对蒙毅当年奉秦始皇的命令要治他的罪仍旧怀恨在心，就对秦二世造谣说：“先帝早就想立陛下为太子，就是蒙毅总向先帝说陛下不行。他知道陛下好，有能力，所以才反对陛下当太子的。我看，陛下不如把他杀了，以绝后患。”这时，蒙毅正在代（今河北省蔚县）祭祀山川，秦二世就派人到代把他抓了起来。
两个月后，秦始皇的灵柩被正式安葬于已经完工的秦始皇陵中。秦二世皇帝胡亥说：“先帝后宫的后妃，凡是没有生孩子的，也不宜让她们归家，就让她们全部从死吧。”从死就是殉葬。秦始皇陵已经修了二十多年，工程浩大。不但装满了珍宝奇物，还设置了许多机关，防止有人盗墓。设计、建造这些工程的工匠也因为知道底细，全部被封埋在墓中。
赵高的一块心病还没有完全放下。一是蒙毅，虽然抓了起来，可是还没有杀掉；二是蒙毅的哥哥蒙恬，也还关押在阳周。他欲除掉这兄弟二人而后快，就不断地在秦二世面前编造这两个人的坏话，怂恿秦二世杀掉他们。秦二世的侄子子婴虽然还不到二十岁，但对赵高的做法却有自己的看法，他对秦二世说：“过去有些国王随意诛杀大臣，后果都不好。蒙氏兄弟是秦国的功臣，我看杀了他们也会产生不良后果。”秦二世说：“你还是个孩子，知道什么！”他派御史到代，传达他的话说：“当年先帝要立朕为太子，你反对。丞相认为你这是不忠，应该夷三族。朕不忍心，就赐你自己死吧。”蒙毅说：“大臣们平时是见不到公子的，我怎么能阻止陛下当太子呢？英明的统治者是不杀无罪之人的。”使者并不负责传达他的话，看他不服，就乘机把他杀了。
秦二世又派一个使者到阳周，对蒙恬说：“你是个罪过很大的人。你的弟弟蒙毅也犯了大罪。”蒙恬说：“我们蒙家有功于秦，已经三代。臣率三十万大军在外，要背叛是很容易的。我自知必死而不背叛，就是因为我家世世代代忠于秦国。”他长叹一声，说道：“我有什么罪过呀！”说罢，吞药自杀了。
胡亥当了皇帝，当然要感谢赵高，便任赵高为郎中令，对赵高言听计从，大事小情都找赵高讨主意。继位不久，秦二世就对赵高说：“朕年轻，刚刚继位，老百姓还没有服从我。先帝在时经常巡行，以显示自己强大的力量，让海内的人都折服。现在如果我不出去巡行，悄无声息，是不是显得我太软弱了？”赵高当然支持他巡行。秦二世就在第二年，由李斯陪同，到东部各郡县巡行。秦二世也仿照秦始皇那样，凡是有秦始皇刻石的地方，他也刻石立在旁边，称颂他自己的功德。李斯、冯去疾等随行大臣提出了意见，认为在秦二世的刻石上也应提及始皇帝的功德。秦二世虽然不得不勉强同意了，但对大臣敢于给他提出这样的意见耿耿于怀。
回到咸阳以后，他背地里对赵高说：“大臣对我不太服从，各地官吏也都有很强的势力，各位公子也必然与我争天下，这可怎么办呢？”为了巩固住轻易到手的权力，胡亥开始向赵高讨教了。
尽管这里只有他们两个人，赵高还是把声音压得很低：“臣早就想同陛下商量这件事了。只是陛下不说，我更不敢说。先帝的大臣都是几代的功臣、贵族，他们的势力代代相传。他们对陛下当上皇帝，心里很不服气。对我们在沙丘的谋划，他们也心存怀疑。我赵高出身低贱，所以他们对我也是表面听从，内心其实不服。现在，陛下已经登上宝座，应该利用这个机会……”
“怎么办？”秦二世急不可耐了。
“实行严法苛刑，还要实行株连。严重的，还要诛灭三族。从而，可以把各郡县的守、尉当中有罪的都杀掉。这样，就可以让天下的人都知道陛下的威严，还可以把陛下认为不适合的人、看不惯的人全都除掉。现在不是文质彬彬的时候，而是要靠强力来解决。陛下，我是冒着掉脑袋的危险说这番话的，希望陛下不要迟疑。”
“要是杀得太多，靠谁来支持我们？”
“这好办。陛下可以收罗那些过去做过官的人。现在地位低贱的，让他高贵；贫穷的，让他富裕；疏远的，亲近他。这样，我们不就有人了吗？有了这些可以受我们支配的人，我们的地位就安稳了。”
“好！就照你说的办！”秦二世很赞成赵高的意见。
从这时开始，那些大臣和先帝的公子们开始了倒霉的日子。凡是过去与胡亥、赵高关系不好的，因为一点理由就被杀掉了。距现在西安市不远，有个地方叫杜。那里住着六位先帝的公子，全被秦二世给杀光了。其中有三位公子被关押在内宫，因为找不到合适的理由杀他们，晚死了几天。后来秦二世派人，以“不臣”为理由，要他们自杀。“不臣”就是没有臣服于秦二世。其中有一位叫将闾的公子问来人：“宫廷的礼节，我们没有不遵守的；宗庙的规矩，我们没有违背的；陛下问我们的问题，我们没有答错的，我们什么地方不臣了？”来人答不上来，就说：“我只是奉命而来。”将闾高声喊道：“天哪，我没有罪！我没有罪！我没有罪呀！”喊罢，拔剑自杀了。其他两位公子也只好含泪自尽。
在咸阳的十二位先帝的公子也全部被杀。在杜的十位公主也全部被磔（ｚｈé，杀死并支解肢体）而死。这时，在秦始皇的二十个儿子中，除了胡亥，就只剩下一个公子高了。他原想逃跑，但又怕被夷三族，牵连无辜，就主动给秦二世上疏，要求给先帝殉葬，把自己葬在先帝皇陵的旁边。秦二世同意了公子高的请求，还赏给他十万钱，做安葬的费用。
这时虽然没有战争，可是从咸阳到各地一片杀声，大臣们人人自危。