沙丘距京城咸阳1000多公里，始皇生前没有明确设立太子。所以，这消息一旦传出去，很可能发生诸皇子争夺皇位的内讧，丞相李斯下令秘不发丧，迅速赶回咸阳。他一面把秦始皇的尸体安置在车中，让宦官照常坐在车上，传递批答奏章，送水送饭，一切照常。一面催促赵高，速发玺书，召扶苏回咸阳。这个秘密只有李斯、赵高、胡亥及所亲幸的宦官一共五六个人知道。赵高怕扶苏继位，蒙恬兄弟掌权，自己要倒大霉，就阴谋策划让胡亥即位，他首先去说服胡亥。
三人阴谋小集团
赵高告诉胡亥，秦始皇想让扶苏继位，胡亥觉得是理所当然，毫无野心。赵高说，现在天下大权就掌握在你我和丞相李斯的手里，何不自己当皇帝，制人和受制于人，怎么可以同日而语呢？胡亥说，奇 -書∧ 網废掉兄长而自立，是不仁；不遵守父皇的诏命，是不孝；自己能力不够才识浅薄，勉强靠别人的力量做了皇帝，是不能。这三件都属大逆不道，天下人是不会服气的，自身也会非常危险，祖宗的神灵也不会承认保佑的。
胡亥这番话，说明他并非不懂道理，但皇帝的权力无疑是巨大的诱惑，这种诱惑没几个人可以抵抗得了。凭赵高的伶牙俐齿，再劝几句，胡亥就被说服了。
赵高说，商汤革命，周武伐纣，都杀了他们的君主，天下没有人说他们不忠；卫国国君杀掉残暴的父亲自立，没有人说他不孝，连孔子都为他书上一笔。凡是干大事的，就不能够拘泥于小节；有大德行的人，就不计较一些小的过失和责备。事贵达权，不可墨守。因小失大，必生祸患；优柔寡断，将来后悔。这番引经据典、旁征博引，打消了胡亥尚存的一点良心，看来赵高还是个颇为高明的心理医生。
攻下胡亥，再攻李斯，赵高也只用了两三个回合。他先说明来意后，李斯大惊失色，斥责他的话亡国乱政，大逆不道。赵高却给他摆出了理由——
1、论才能、功劳、谋略、人心、与扶苏的交情和得到他信任的程度，李斯比得过蒙恬吗﹖由此推论，一旦扶苏即位，李斯将相位不保。
2、古往今来，被罢免的丞相或功臣的富贵荣耀，从来没有能够保持两代的，他们和子孙最后都逃不掉杀头的结局。由此推论，李斯只要罢相，难逃杀身灭门之祸。"奇+---書-----网-QＩＳuu.ｃＯm"
李斯被说服了，三人组成阴谋小集团，开始实施一场直接改变秦朝命运的宫廷政变。政变的主谋虽然是赵高，执行者却是李斯，因为没有他的同意，任何诏书都发布不出去，同时李斯任相多年，在国内的地位和威望都是赵高无法比肩的。
胡亥登基
赵高先是毁掉了秦始皇赐给扶苏的“玺书”，另外伪造了一道给丞相李斯的临终遗嘱，册立胡亥为太子。又以秦始皇的名义把长子扶苏和蒙恬下令赐死。
诏书传达到军中后，扶苏虽然感到震惊，但毕竟不知道父皇已死，秦朝尚法，扶苏听完使者的宣旨后，便要自裁。蒙恬急忙上前劝止，认为始皇既然派扶苏来做三十万大军的监军，本身就意味着把天下重任交付给了他，今天怎能凭着使者的一封诏书就自杀，又怎么知道这诏书不是假的呢﹖让扶苏再请示一下，弄清诏书的真假，再死也不迟。扶苏是仁孝忠厚的人，认为君要臣死，臣不得不死，父要子亡，子不得不亡，就稀里糊涂地拔剑自杀了。但蒙恬却坚决不肯这样不明不白地死去，使臣就把他抓起来囚在狱中，然后回报胡亥、李斯、赵高。
三人听说扶苏已死，大喜，他们匆匆离开沙丘直奔咸阳。当时正值盛夏酷暑，没几天，秦始皇的尸体便腐烂发臭了。李斯和赵高怕引起众人的怀疑，就想了一个办法，下令索取鲍鱼，百官车上各载一石，以鱼腥来掩盖尸体的臭气。这样星夜兼程，赶回咸阳，立即宣布胡亥为太子，并为秦始皇举行了盛大的葬礼。葬礼结束后，胡亥正式即位登上皇帝宝座，称为秦二世。赵高升任为郎中令，常居于宫中参与决策，李斯也保住了丞相的位子。
胡亥的杀戮
赵高得势后，便想起蒙毅曾经判过自己死刑，可以说是深仇大恨，便说动胡亥诛杀蒙恬和蒙毅。胡亥对赵高言听计从，下诏处死蒙恬和蒙毅。后来，赵高又让胡亥杀了右丞相冯去疾，将军冯劫，秦朝的几根栋梁，都让胡亥伐倒了。
杀完了蒙氏兄弟，赵高还不过瘾，对胡亥说，陛下刚即位，急须大振威力。要立威，就必须制定严酷、苛刻的刑法，使那些有罪的人彼此连坐，直至株连九族。再采取贱者贵之，贫者富之，远者近之的办法，换上一批亲信，这样，既可除去先帝的那些旧臣，又可安置陛下所亲信的人，谁不感恩戴德，忠于陛下呢？这样国家就安定了，陛下也可以高枕无忧了。胡亥的天下原本就是偷来的，做贼心虚，害怕诸公子与他争位，决定一不做二不休，杀个干净。只剩下自己一人是先皇的骨肉，就不会有人来抢帝位了。
于是在赵高的罗织诬陷下，胡亥连兴大狱。赵高将公子十二人、公主十人，旧臣近侍若干人一起拘捕，在严刑拷打之下，全部问成谋逆重罪。结果，公子十二人戮死在咸阳，公主十人则在杜邮被肢解，所有财物抄没入官，被株连者不可胜数。
公子将闾等兄弟三人，是胡亥的同母兄弟，以为哥哥会网开一面，被囚于内宫后还自认无罪，只待不久即可获释。接到将他们处死的诏书后，将闾叫屈道：“我平时出入宫廷，未尝失礼；随班廊庙，未尝失节，奉命应对，未尝失辞，怎么叫作不臣？”高呼“无罪”，痛哭流涕，最后也只有拔剑自杀。
还有一个公子高，虽未曾被拘系，自知不能幸免，本想逃走，但又怕因此株连全家，祸至灭族，只好“牺牲我一个，保住全家人”。他上书胡亥，情愿殉葬父皇。胡亥非常高兴，赐钱十万以葬。
秦始皇的子女都被杀完，所有功臣除李斯之外，也被清洗干净，一时朝堂空虚，幸存者人人自危。赵高趁机把自己的亲信安插到朝中要害位置，如弟弟赵成被任为郎中令，掌握京师和皇帝的卫队，女婿阎乐为咸阳令。其他如御史、侍中等官，也都换成了赵高的人，朝中到处都有赵高的爪牙和耳目。
感觉坐稳了宝座后，胡亥效法秦始皇，也巡游天下。南到会稽（今苏州），北到碣石（今河北昌黎北），最后从辽东（今辽宁辽阳）返回咸阳。在巡游途中，赵高建议胡亥趁机树立自己的威信，将那些不听话的官吏全部诛杀。胡亥一路下来，杀了不少地方官吏，以致于许多地方都没人敢当官了。
赵高“愚君”
赵高把持了国家大权，便开始蒙蔽胡亥。胡亥对国家大事根本不通，只想寻欢作乐，一天对赵高说：“人生在世，如同白驹过隙，现在朕既然已经君临天下，那就应该悉耳目之所好，穷心志之所乐，这样终百年寿，你看可以吗？”赵高说：“天子所以称贵，就在于深居九重，高高在上，只让群臣听到他的声音，不让他们见到面孔。从前先皇在位的时间长，群臣无不敬畏，所以即使每天与群臣见面，他们也不敢胡作非为，妄进邪说。现在陛下还很年轻，又刚刚即位，对各种事情未必样样精通。如果在朝廷中现场处理政务，万一言语有误，处置失当，就在群臣面前暴露了您的弱点，这岂不有损于陛下的圣明吗﹖所以，陛下不必再临朝和臣下见面，只管深居宫禁，有什么事情由我和侍中来批答处理一下就行了。”这番话正中胡亥下怀，从此便深居九重，不和朝臣见面，一切政事交由赵高处理。从此，胡亥只是个名誉皇帝，赵高成了执行皇帝。
李斯看到胡亥深居禁宫，只听从赵高的话，惟恐自己失宠，于是写了一篇文章《行督责之术》，向胡亥献出了独断专权、酷法治民的治国方法，给胡亥的暴政火上浇油。他不知道自己已经成了赵高的最后一块绊脚石，后来果然遭到报应，死得比谁都惨。
赵高杀李斯
有了李斯的主意，胡亥把秦始皇的暴虐发扬光大了。他继续大量征发全国的农夫修造阿房宫和骊山墓地，调发五万士卒来京城咸阳守卫，同时让各地向咸阳供给粮草，而且禁止运粮草的人在路上吃咸阳周围三百里以内的粮食，必须自己带粮食。除了常年的无偿劳役外，农民的赋税负担也日益加重，最终导致了陈胜吴广起义的爆发。
陈胜及吴广均为颖川郡（今河南）人，二世元年（前209）七月，两人奉命押解一群工役500人，将粮食送到渔阳（今北京）的长城工地上去。但当他们到达蕲州（今安徽宿县）大泽乡时，遇上了倾盆大雨，道路全为洪水淹没，车人皆动弹不得，被困了好几天。如果他们无法依限期到达目的地，以秦国刑法可能被判处死刑。两人杀掉监军，领着这500人造反，假冒扶苏及项燕之名，向全国各地发出檄文。不久，便有武臣自立为赵王、魏咎自立为魏王、田儋自立为齐王，一时间群雄并起。胡亥即位一年不到，起义军已遍布全国各地了。
天下大乱的责任，大半还是该秦始皇负，胡亥刚上台，顶多算推波助澜而已。但惯耍诡计的赵高，看不到天下大势，不知道覆巢之下，焉有完卵，却把这看作是一个除掉李斯的好机会。