此时，群臣百官也都背叛秦朝而投降刘邦。子婴眼看大势已去，便和妻子、儿子们用绳子绑缚自己，坐上由白马拉着的车，身着死者葬礼所穿的白色装束，并携带皇帝御用的玉玺、兵符等物，从轵道亲自到刘邦军前投降，秦朝灭亡。子婴共在位仅四十六天。
子婴投降后，樊哙提议杀死子婴，但刘邦没有同意，而是把他交给随行的吏员看管。
一个多月后，项羽率领大军进入咸阳后，立刻杀死子婴，纵火焚烧秦宫室，并进行大屠杀，秦朝累代之积至此一炬而尽。
秦末，子婴临危受命，是时诸侯并起，六国贵族纷纷复国反秦，秦朝的军事实力已经被联军瓦解，子婴即位时内外交困，秦朝已经不再是那个大一统的秦朝，"秦之积衰，天下土崩瓦解，虽有周旦之材，无所复陈其巧……在这样的背景下，政治生命只有四十六天的秦王子婴所能做的只有四件事——谋除赵高，整肃朝纲，抵御刘邦大军，亡国。
虽然子婴迅速展现了自己的政治才干和魄力，诛杀了赵高，以图重振秦廷，但大势已去，秦朝灭亡只是时间问题。
