二世将李斯交给赵高鞫治。按责李斯与子李由谋反的情状。将他们的宗族宾客全部收监。
赵高案治李斯，榜掠千余，李斯受不住严刑，自诬服罪。李斯之所以不死，是自负才辩有功，自己又确实无反心。想要上书自陈。侥幸二世醒悟而赦免他。于是就从狱中上书说：”臣为丞相治民三十余年，当初秦地狭隘，地不过千里。士卒不过数十万。是臣尽薄材，阴行谋臣，资之以金玉，使他们游说诸侯，阴修甲兵。饬政教，官斗士，尊功臣。终于挟韩弱魏，破燕赵，夷灭齐楚，最终兼并六国，虏其君王。立秦为天子。又北逐胡貉，南定百越。这都体现了秦国的强大。又统一度量衡，使天下为一，以树立秦人的名头，这些都是臣的罪过。臣早就该死了。幸亏圣上使我能够尽其能力，才得以到了今天。愿陛下明察。“
书信呈上去了，赵高令书吏将书信丢弃，并不上奏。并说：”囚犯没有资格上奏。“
赵高使他的门客十余人，假装为御史，偈者，侍中，轮番复审李斯。李斯就以实话相对。赵高就使人再次对他施以重刑。后来二世使人来按验李斯反狀的真伪，李斯以为还是赵高使人来套问他的，就不敢更改供词。他的供状呈上二世，二世大喜说：”没有赵君，几乎为丞相所卖。”
二世派去按问三川太守李由的人到了三川，项梁已经在攻打三川的时候将他杀掉了。
使者归来。正赶上李斯被下吏按治。赵高就编造反词，以牵强附会的所谓证据，将他们父子论为大逆不道。应当族灭。将李斯腰斩于咸阳市。临刑，李斯出狱，与其中子俱被执。李斯回头对中子说：‘从此后我再不能够和你一道牵黄犬，出上蔡东门追逐狡兔了。“于是父子相拥而哭。
李斯父子腰斩，赵高又夷灭其三族。
二世就以赵高为丞相，朝中事无大小，都有他决断。
项梁已在东阿击破章邯大军，引兵西北至定陶。再破秦