二世二年初，由于赵高的构陷，李斯入狱。在赵高的授意下，狱卒天天严刑逼供，直打得李斯皮开肉绽，体无完肤；李斯实在受不住，只得招了假供。
他之所以不自杀，是因为自思有雄辩之才，又是秦王朝的有功之臣；而且，自己也的确没有谋反，说不定通过上书二世就会赦免他。可是天真的李斯哪里知道，进谏之路已完全为赵高一党把持，申诉书全落人了赵高手中。恣意妄为的赵高轻蔑地将书撕个粉碎：“囚犯还有资格上书！”为了堵住李斯曲嘴。
他派自己的亲信扮成御史、谒者、侍中，轮番提审。若李斯以实情相对，则施行拷打，直到李斯坚持假供不再改口为止。
后来二世真的派人来审讯他，李斯以为还是和以前一样，就仍以假口供对之。胡亥看到口供后，以为李斯真想谋反，对赵高感恩戴德：“如果不是爱卿，朕几乎被丞相出卖了!”二世二年七月，经过一系列精心策划，李斯的罪名终于被赵高罗织而成，再也无法改变了。
奔赴腰斩刑场的李斯，悔恨交加却为时晚矣。
李斯的成就：
1、政治：废分封
周统一以后，周文王、周武王封的子弟很多，后来一个个都疏远了，互相视为仇敌，经常发生战争，周天子也不能禁止。郡县，天下才得以安宁。秦始皇也认为，天下已经统一了，再立许多国，不利于统一，安宁也没有保障，所以支持李斯的意见。
2、文化：统一文字
公元前221年，秦始皇接受丞相李斯“书同文字”的建议，命令这个禁用各诸侯国留下的古文字，一律以秦篆为统一书体。统一后的中国急需一种统一的官方文字。
李斯便奉秦始皇之命制作这种标准字样，这便是小篆。而关于小篆的由来，许慎在《说文解字·叙》中说：李斯等人在奉秦始皇之命制作标准字样时，“皆取史籀大篆或颇省改，所谓小篆者也”。
3、经济：
统一度量衡，秦朝建立后，为了不使其影响王朝的经济交流和发展，李斯上奏皇帝，建议废除六国旧制，把度量衡从混乱不清的状况下明确统一起来，得到了秦始皇的允许。
统一货币，公元前210年，即秦始皇三十七年，李斯向秦始皇上了最后一道重要的奏折：废除原来秦以外通行的六国货币，在中国范围内统一货币。
4、社会：车同轨
为了政令畅通，物资交流便利，李斯又立刻建议让全国的车轨统一，并在全国范围内修筑驰道。就这样，一场大规模的统一车轨、修筑驰道的运动在全国展开。李斯以京师咸阳为中心，陆续修建了两条驰道，一条向东通到过去的燕、齐地区，一条向南，直达吴楚旧地。这种驰道路基坚固，宽50步，道旁每隔三丈种青松一株。
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