李斯点头答应。
其实，李斯中计了。
过了两天，赵高果然派了一名宦官通知心急如焚的李斯进见二世。
李斯忙穿朝服，匆匆赶至宫门外，求见二世。
此时二世正在美女的陪伴下饮酒，正在兴头上，当然不肯见李斯，并心生不悦，有何要事，败我酒兴。二世不奈烦地说了句：
“快叫他回去，明天再说。”
李斯第二天依命前往，哪知二世早把前言抛于脑后。二世对侍从说：
“他昨天不是来了吗？今天怎么又来了，实不知趣，传旨让他回去。”
李斯两次碰壁以后，再也不敢面见二世了。
这时赵高又派人来打气，说是主上此刻无事，正好进谏，机会难得。
李斯又信以为真，再次求见二世。结果与前两次一样：吃了闭门羹。
李斯自跑了三次倒惹恼了二世皇帝。
赵高见时机成熟，乘机进谗言：
“皇帝诏书，李斯是参与者，李斯认为助二世有功，希望列土封王，但久不得志，与带兵的长子李由准备谋反。现在李斯三番五次求见皇上，定有歹意，陛下不可不防。”
二世听后，感到毕竟是推测，难置可否。赵高继续添油加醋：
“楚盗陈胜等是阳城人，李丞相是上蔡人，阳城与上蔡是邻县，所以李由迟迟未出兵镇压陈胜，让陈胜横行三川。这可是真凭实据啊，请求陛下尽快定夺，拘捕李丞相，以绝后患。”
二世尽管深以为然，但毕竟案情重大，不好草率从事，便派人前往三川调查李由是否有反举。
二世不可能想到，在他定下由谁去调查李由的那天晚上，赵高就用重金收买了使臣，目的很明确：编造罪名，诬陷李斯父子。
时间一久，李斯已知中计，知道赵高有意加害于他，他也决定先下手，但他采用一个比赵高的计谋笨得多的办法：上书二世，弹劾赵高。
赵高是二世最信得过的宠臣，弹劾不可能起作用。也许李斯除此之外不可能有别的办法。
李斯知道仅靠他一人的弹劾，很难使二世相信，他又联合了右丞相冯去疾，将军冯劫联名上书。
二世见奏章上弹劾赵高，很不以为然，对左右说：
“对赵高我十分了解，此人清廉强干，上适朕意，下知人情，朕不任用赵高，那任用谁呢？这只不过是丞相心虚，想诬陷赵高罢了。”
内宫里服侍二世的人都是赵高的心腹，他们连声附和二世：
“那是，那是，李斯居心不良，陷害好人。”
当二世看到奏章里有要他停修阿房宫、减少四方徭役的内容时，勃然大怒：
“朕贵为天子，理应极尽享受。先皇大筑宫室，是为了尊体统，显示煌煌功业，畏服天下。今朕继位二年，丞相等不能尽诛群盗，反欲罢去先帝之举，这是一不能报先帝，二不能为朕尽忠，这样的大臣有何用？”
赵高在旁连忙凑趣：
“请陛下将李斯等三人罢去官职，下狱论罪。”
二世正在火头上，当即应允。
李斯、冯去疾、冯劫三人被逮下狱。不久冯去疾、冯劫不辱气节，自杀而之。唯李斯贪恋生命，对二世尚怀有一线希望，尽管受到酷刑，仍硬撑着，希望有朝一日二世能回心转意，饶他一命。
李斯曾忍痛上书二世皇帝，自叙前功，乞二世念过去功劳从轻发落。李斯托狱吏转出。此事，赵高知道了，便传来狱吏，对狱吏说：
“囚犯怎能上书？莫非你受了李斯的贿赂？”
一句话说得狱吏魂飞魄散。自此，谁也不敢为李斯捎带书信了。
按秦律，重犯须有御史最后验证，方可最后定罪。赵高为了不让李斯在御史面前翻供，命人假扮御史等一行人提审李斯。
李斯见御史前来，知道这是最后机会。于是，乘机喊冤。哪知，李斯每翻一次供，假御史命人重打李斯一次，反复再三，李斯再也不敢翻供了。
待二世派真御史复审时，李斯已心灰意冷，抱着宁死不受活罪的念头，对赵高的诬陷之词一一供认，然后按指画押，供认不讳。
二世看了御史的复审章感叹不已：
“多亏了赵高，不然，非毁在李斯手中不可。”
此时，去三川调查李斯长子李由的使者已回咸阳。尽管李由已为秦朝战死疆场，但欲加之罪，何患无辞，拿了赵高钱财的使者，按赵高的旨意，以天衣无缝的所谓证据给李由捏造了谋反罪名。二世震怒，下了一道十分残酷的诏令：李斯处五刑，并诛杀三族。
行刑之日，李斯与李氏三族被押赴刑场，李斯看到次子，呜咽道：
“我还想与你一起，带着大黄狗到上蔡县城东门，去捕猎野兔，这种日子再也不会有了。”
说完大哭不已，其下属无一不哭。想当初，李斯一家，除长子李由为三川守令外，男子皆娶秦公主，女子皆嫁秦公子，显贵无比。福乃祸之所伏。行刑之时，李斯肯定会想起如何不保晚节，贪恋禄位，李赵合谋，篡改诏书，计杀扶苏，拥立胡亥的那一幕，恐怕会追悔莫及。