秦始皇之后秦国又存在了四年，前221年，秦王政称帝，史称“秦始皇”。前210年，秦始皇巡游途中病死于沙丘（今河北省广宗县西北）。其子胡亥即位，为秦二世。
继位的秦二世更加残暴。在埋葬秦始皇时他下令将大量宫女殉葬，把修建墓室的所有工匠闷死在墓里。秦二世为巩固帝位，凶残地杀死自己的兄弟姐妹，任意屠杀文武大臣。他对民众的剥削更为残酷，并恣意挥霍，四处巡游，穷奢极欲，使人民陷入无法生活的境地。
公元前209年夏，中国历史上第一次农民大起义爆发了。大泽乡起义后，队伍发展很快。在攻占陈县后，陈胜称王，建立了“张楚”政权。
陈胜、吴广起义虽然失败，但反秦的浪潮并没有因此平息。其中，项羽、刘邦领导的军队逐渐壮大，分别对秦军作战。项羽骁勇善战，在巨鹿之战中以少胜多，将秦军的主力相继歼灭。刘邦抓住时机，率军直抵秦都成阳。公元前207年，秦朝的统治者在起义军的包围下，被迫出城投降。
秦王朝虽在历史上拥有巨大影响，但滥用民力，统一仅十余年。前209年，陈胜、吴广斩木为兵，揭竿而起，天下响应，刘邦、项羽起兵江淮共抗秦。前207年，秦亡。
