始皇三十七年(前210)，秦始皇在巡游南方回归山东至河北道上病死。中车府令赵高与丞相李斯结谋杀害了太子扶苏，另立其弟胡亥继位，即秦二世。二世昏庸，在赵高的操纵下，其暴政比始皇时有过之无不及。二世元年(前209)七月，终于爆发了以戍卒陈胜、吴广领导的农民大起义。

起义烽火迅速蔓延，各地反秦力量都来参加。六国旧贵族的残余势力、秦国的下级官吏和地方势力也都起来反秦。秦军大败。但起义军内部矛盾很快出现，相互仇杀。反秦斗争遂由六国旧贵族之后项羽与原秦下级官吏刘邦分别领导，西入关攻秦。这时赵高已杀丞相李斯，又杀二世，立始皇孙子婴为秦王。

公元前207年，项羽大破秦军，钜鹿一战，秦军被歼殆尽。子婴使人杀了赵高。公元前206年刘邦入关，至咸阳城外坝上，子婴出城降，秦亡。历史进入了以项羽为首的「楚王」和以刘邦为首的「汉王」的「楚汉战争」阶段。前202年，项羽败死，刘邦即汉朝皇帝位。

秦朝在历史上虽然为时很短，但它对后世的影响却极其深远。秦始皇统一了中国大陆，除西部、西南部和东北部的边疆地区尚未开发外，其版图基本沿用至今；始皇时建立的一套中央集权制度，也基本上为后世历代王朝所继承；秦代修建的万里长城，至今仍是世界建筑史上的奇迹。但秦始皇的统治却是历史上少见的残暴统治，因此它很快又被人民起来推翻，成为短命王朝。