趙高本為秦國宗室遠親，他的母親因觸犯刑法遭到處刑後身體殘缺，被收入秦朝官府專門設立的收容刑滿釋放人員工作的隱官，趙高兄弟皆出生於此。

秦始皇聽說他為人勤奮，又精通法律，便提拔他為中車府令掌皇帝車輿，還讓他教自己的少子胡亥判案斷獄。由於趙高善於觀言察色、逢迎獻媚，因而很快就博得了秦始皇和公子胡亥的賞識和信任。

秦始皇三十七年（公元前210年）十月，年逾半百的始皇在第五次出巡的途中病倒了。雖然他一生都在尋求著所謂的長生不老的秘方且“討厭別人談到死”， 但仍然無法抗拒生命的自然運作規律。隨著病勢一天天加重，秦始皇深知自己的大限已到，當務之急是趕快確定立儲之事。他將二十幾個兒子一一進行比對，覺得胡亥雖然最得他的疼愛，但知子莫若父，此子昏庸無能，不成器；長子扶蘇雖屢屢與自己政見不合，但為人“剛毅而武勇，信人而奮士”，再加上大將蒙恬的輔佐，無疑會是一位賢能的君王。況且，依照嫡長子繼承製也應該傳位於他。當下始皇不再猶豫，召來兼管著皇帝符璽和釋出命令諸事的趙高，讓他代擬一道詔書給長子扶蘇。時扶蘇正監軍在上郡（今陝西榆林東南），始皇命他將軍事託付給蒙恬，趕回咸陽主持喪事。 這實際上已確認了他繼承者的身份。詔書封好後，始皇吩咐趙高火速派使者發出，豈料的趙高假意允諾著，但是由於太子扶蘇與自己向來不合，擔心，太子扶蘇繼承帝位後，自己的個人地位不利，而幼子胡亥昏庸無知，若胡亥繼任帝位後，容易控制。因此暗中卻扣壓了遺詔。

七月丙寅，秦始皇駕崩於沙丘平臺（今河北廣宗西北太平臺）。 丞相李斯鑑於皇上死於宮外而太子又未確立，害怕天下人知道真相後大亂起來，也擔心秦始皇的諸多兒子紛紛起來爭奪皇位，於是封鎖了訊息， 將棺材置於轀輬車（古代可以臥的車，有窗戶，閉之則溫，開之則涼，後也用作喪車）內，隊伍所經之處，進獻食物、百官奏事一切如故。 因此當時除了隨行的胡亥、趙高和五六名寵幸之臣知曉始皇已逝外，其餘的人均被矇在鼓裡。

一天傍晚，車隊停下住宿。趙高覺得時機已到，便帶著扣壓的遺詔來見胡亥，勸他取而代之：“而今大權全掌握在你我和丞相手中，希望公子早作打算。”胡亥早就夢想能夠登上皇帝的寶座，只是礙於忠孝仁義而不敢輕舉妄動。聽趙高一番貼心之語，但仍還有些猶豫，嘆息道：“父皇病逝的訊息還沒有詔示天下，怎麼好就去麻煩丞相呢？”趙高胸有成竹地說：“公子不必再瞻前顧後，機不可失，時不再來。這事沒有丞相的支援不行，臣願替公子去與丞相謀劃。 ”胡亥立即答應了。

李斯是秦朝開國元老之一。他跟隨始皇多年，協助始皇統一天下，治理國家，因而在朝中享有很高的聲望。趙高看出：只有爭取到李斯，篡位之事才有可能成功。為此，他頗費了一番心計。趙高了解到李斯本出身布衣，正是因為不堪卑賤窮困才效命於秦始皇，而今雖然位居三公，享盡榮華富貴，但依然時時為自己的未來擔憂，唯恐有一天眼前的一切會化為泡影。於是，他決定從李斯這個性格弱點發動進攻。

李斯死後，趙高名正言順地當上了丞相，事無大小，都完全由他決斷，幾乎成了太上皇，漸漸不把胡亥放在眼中了。一天，趙高趁群臣朝賀之時，命人牽來一頭鹿獻給胡亥，說：“臣進獻一馬供陛下賞玩。”胡亥雖然糊塗，但是鹿是馬還是分得清。他失聲笑道：“丞相錯了，這明明是頭鹿，怎麼說是馬呢？”

趙高板起臉地問左右大臣；“你們說這是鹿還是馬？”圍觀的人，有的懾於趙高的淫威，緘默不語；有的慣於奉承，忙說是馬；有的弄不清趙高的意圖，說了真話。 胡亥見眾口不一，以為自己是衝撞了神靈，才會認馬為鹿，遂召太卜算卦，太卜道：“陛下祭祀時沒有齋戒沐浴，故至於此。”胡亥信以為真，便在趙高的安排下，打著齋戒的幌子，躲進上林苑遊獵去了。 二世一走，趙高便將那些敢於說“鹿”的人紛紛正法。