李斯上书力驳分封，在秦国乃至中国历史的发展过程中，都起到了重要的作用。秦始皇和李斯有一个共识：历代祸乱不息，都是由于当权者不明法或执法不严而起。于是，李斯辅佐秦王制定了一系列诏命和法令。一是严令天下百姓，不得私藏武器，并收缴天下武器，聚集于咸阳，全部熔毁，铸造为乐器、铜人，以防止百姓反叛；二是把六国的豪门大户共12万多户迁移到咸阳，以防止他们滋事反叛；三是拆毁全国各险要地方的城堡、关塞、堤防等设施，使各地无险可据，无塞可依，以防止六国旧部死灰复燃，危及社稷。此外，李斯还协助秦始皇统一文字，统一货币，统一度量衡，修驰道，定车轨。这些措施，在当时功效显著，对后世影响深远。
     这期间，李斯升任丞相，秦始皇对他十分器重，李斯自己也感到春风得意，也不知道他当时有没有乐极生悲的忧患意识。为了弘扬皇帝的威严功业，加强对全国的控制，秦始皇多次出巡。始皇三十七年（前210），秦始皇第五次出行。右丞相冯去疾留守，左丞相李斯与掌玺及颁发诏令的宦官首领赵高随从。十八子胡亥，年龄最小，请求随侍左右，始皇同意了。
     这年七月，秦始皇来到沙丘（今河北广宗西北），生了病，病得很重。于是，他便命赵高写遗诏给公子扶苏，诏书中说：“把兵权交给蒙恬，赶快来参与丧事，到咸阳会齐，然后再行丧礼。”遗诏还没有送出，始皇帝就去世了。遗诏和玉玺都在赵高那儿，只有胡亥、李斯等少数人知道皇帝已死。李斯认为，始皇之死，会引起举国慌乱，何况又是死在巡游途中，生前又未确立太子。他唯恐诸子争位，天下生变，于是决定秘不发丧。
     赵高扣留了赐给扶苏的玉玺与遗诏，说服胡亥，伪造诏书，假托始皇之命，诛杀扶苏，改立胡亥为太子。胡亥开始有些顾虑，让赵高同丞相李斯商议一下再定。
     赵高便去找李斯。赵高说：“老李呀，一朝君子一朝臣，扶苏要是继承皇位，一定会起用蒙恬为丞相，这样一来，还能有您的位子吗？我曾奉诏教过胡亥，他学习法令也已经好几年了，没见他有过什么过失。胡亥这个人还是不错的，口才虽然不是那么出众，可是有内秀啊。秦国的诸位公子，没有谁能赶得上他，况且他要是得了天下，你我可就是功臣了。从这点看，我们应该扶立他为国君，你看如何？”
     李斯一时难以接受，说：“老赵，这样干不厚道吧？皇上活着时对咱们可是不错呀，我怎么能不按他的既定方针办呢？至于其间的成败得失，我也不愿想那么多。”赵高不屑地说：“算了吧，什么厚道不厚道的，一个聪明人应该学会见风使舵，在官场混你不会不懂这个吧？”
     李斯觉得赵高的话也不是没有道理，可他还是觉得始皇对自己有知遇之恩，不能那么做。于是他对赵高摆摆手说：“理是这个理，可我是个厚道人，还是不能那么办。”
     赵高的脸一下拉长了，他说：“老李，你可不要敬酒不吃吃罚酒，现在这事明摆着呢，你要是同意与我们合作，你好我好大家都好，你要是不干，哼！不但你自身难保，恐怕别人也要跟你遭罪了！你不是光棍一条吧？据我所知，你们家也老老小小好几十口人呢，还有你老丈人家，你儿媳妇家……”
     赵高的话还没说完，李斯的汗就流下来了，他颤抖着说：“老赵，你别说了，我全听你的！”说罢，仰天长叹：“唉！做个好人可真难啊！”说着，双泪直流。
     就这样，李斯最终同意与胡亥、赵高合谋，立胡亥为太子，假传始皇诏命，赐死扶苏和蒙恬。然后，马不停蹄，秘密运送始皇的尸体回到京城。胡亥靠着不正当的手段当上了秦国的二世皇帝，但却没有什么高招统治朝野，驾驭臣下。于是采用了赵高的建议，软硬两手兼施，一方面用严苛的刑法来收拾那些心怀不满、难以驾驭统治的皇族亲戚与功臣夙将；一方面则用高官厚禄收买那些原本地位低下、容易*纵的人。
     据史书记载，秦二世先后戮杀大臣蒙毅、蒙恬等，诛杀12个公子，并在杜县将10个公主肢解。他还不顾民怨沸腾，横征暴敛，大兴土木。搞得朝政混乱，人人都心怀不满。对于二世的胡作非为，李斯全都看在眼里，但他却睁一只眼闭一只眼，不求有功，但求无过，想用这样的办法保全自己。
     秦二世元年七月，陈胜、吴广揭竿而起，关东豪杰纷纷响应。李斯这才感到大事不好，但他已经回天无术了。这时候的秦王朝濒于土崩瓦解。秦二世这个时候还不知死活，每天不上朝，把朝政全交给赵高处理，自己在后宫享乐。
     李斯对皇帝的昏庸和赵高的专权感到不满，多次上书给皇帝，但奏折根本到不了皇帝的手上。赵高觉得留着李斯终究要坏他的事，便想除去李斯这个眼中钉。于是，他找到李斯，对他说：“函谷关以东现在造反的人越来越多，皇帝却还让百姓修建阿房宫，而且一天到晚就想着玩儿，也太没心没肺了。我想劝阻皇帝，但是，我的地位太低，说话没有分量。而这正是您该管的，您怎么不去劝劝呢？大伙可都看着您呢！”