劉邦義兵最早進入關中，子嬰遂派將領率兵至嶢關抵抗，劉邦帶軍繞過嶢關，超出蕢山，在藍田一帶兩度大敗秦軍。公元前206年十月，進入武關，達到灞上後派人勸子嬰投降，並獲得子嬰的同意。子嬰遂與老婆用繩捆綁本身，坐上由白馬駕駛的紅色馬車，身著死者葬禮所穿的白裝束，並帶同天子禦用物品（包含玉璽和兵符），在軹道親身至劉邦軍前投降。秦朝在子嬰投降的那一刻正式滅亡，以是子嬰共當了四十六天秦王。樊噲發起殺了子嬰，劉邦並冇有正法子嬰，而是把他交給隨行的吏員把守。一個多月後，項羽亦帶領雄師達到關中。劉邦的部將曹無傷向項羽稱劉邦將以子嬰為相而自主為關中王，成果項羽設下了鴻門宴。項羽入鹹陽城後，立即殺死子嬰，並停止了大搏鬥及放火。子嬰身後，有關他安葬的地點一向不詳。
這幾種說法當中，“二世/兄之子/子嬰”一說較為風行。迄今為止，從東漢班固到近當代，多采取此說。學界中多數支撐支撐第一說，就連近幾年訂正出版的《辭海》和《辭源》這兩部聞名的大辭典，也都分歧以為子嬰是二世兄之子，並指出是扶蘇之子（扶蘇之宗子）。