就在同盟会不断组织领导武装斗争的期间，光绪皇帝与慈禧太后相继死去。那是在皖浙起义失败、徐锡麟和秋瑾英勇就义的第二年，即1908年。这一年的灯节之夜，慈禧太后率众嫔妃到北海观看焰火，受了风寒，染上了疾病，而且病势不轻，日趋恶化。这对一个七十三岁的老人来说，当然是正常现象。

当时光绪皇帝年仅三十八岁，正值盛年，年迈的太后执掌朝政，日理万机，而年盛的皇帝却被囚在贏台，无所事事，这是很不正常的。现在情况很可能要生发变化了，一旦慈禧死去，皇帝便要亲政。那时，维新派又将得势，而镇压维新派的人就要大祸临头了。其中首当其冲的当是向太后出谋划策的李莲英和向太后告密的袁世凯。

所以袁世凯和李莲英内心十分希望光绪皇帝早些死去，这样就能使自己免于遭殃。他们为什么不想其他办法，而要皇帝早些死去呢?这是事出有因的。光绪帝自幼失去母爱，成年后又被迫与喜哥成婚，自己心爱的珍妃又被残暴杀害，一度时间名日“亲政”，却事事受制于太后。他想矢志变法，又遭失败，最后被囚瀛台。八国联军攻打北京时，他又被挟持逃难。这一连串的打击擢残了他的身体，他经常闷闷不乐，郁郁成病，所以他早些死去是可能的。但光绪帝的病主要是心理因素，一旦精神焕发，病体痊愈也是可能的。为此，袁世凯和李莲英千方百计从精神上来折磨他。

首先从伙食上着手。光绪帝虽被囚，但名义上还是皇帝，所以每次“正餐”都需按规矩摆上百盘佳肴。但后来仅上二、三十种，其中多数还是反复上来的剩菜，已经有了异味，简直使光绪帝一坐到餐桌，就感到恶心，难以下口。他曾经要求太监禀告慈禧改变这种状况，可伙食不但未予改善，李莲英从中做了手脚，弄得光绪帝经常便秘，腹部胀痛，行动困难。后来，光绪帝少吃饭，多吃水果，居然病情有了好转，精神也不错了。

光绪的精神不错，李莲英却显得萎顿起来。他利用梳头的机会，又给慈禧大刮“梳头风”，说光绪闻太后有病，喜形于色，吟诗作画，习武划船，甚为高兴，他真辜负了老佛爷的教养之恩。慈禧听了勃然大怒，骂道:“不孝逆子，想得倒美，哼!他休想死在我的后头!”令人奇怪的是，慈禧的话只有李莲英一人听见，但很快就应验到光绪帝身上。他的病突然加重，竟是“上面喘咳，下面大便不通，通体困乏，卧榻不起”。经御医诊治，他们只是开了些中性平和的补药之类，当然不见效验。

这时，正值西藏达赖喇嘛进京祝贺慈禧太后七十三岁诞辰。李莲英又放出风声，宜扬民间的谚语，说什么“帝佛同城，必死一人”，这实为大造光绪帝要死了的舆论。万寿节这天，是慈禧七十三岁寿辰，虽有病多时，但想到自己由秀女人宫，进封懿妃，进而为慈禧太后，铲除顾命八大臣，两朝垂帘听政，挫败维新变法，镇压革命运动，虽然列强入侵多次，但都以割地、赔款维持清朝国脉，而且寿命也长，值此寿辰之际，正应大肆庆贺番，所以大搞排场，把寿辰搞得气派、隆重。

这一天，慈禧身体也特别见好，精神尤为振奋，兴致所至，还与后妃、福晋们乘着一艘大龙舟，畅游南苑湖，而且突发异想，竟要效法优伶，扮戏客串。李莲英当然凑趣应承，建议慈禧扮作观音大士，既能过过扮戏之瘾，又不失身份。于是，取来戏服。隆裕皇后等人也纷纷扮戏。李莲英扮作韦驮，小德张扮作善才，这些“仙人”一同照了相，方才尽兴而返。

谁知乐极生悲，当晚慈禧觉得身子不适，在原病中又增添了痢疾，连续数日，上吐下泻，连服鸦片也止不住。10月17日，慈禧已经病重，居然“关心”起光绪帝来了，她问李莲英“皇上近日可好!”李莲英回道:“也是怪事，老佛爷病倒，万岁爷倒见好多了，这可谓是人阳喜事精神爽啊!”慈禧也不责怪他“用典不当”。她说:“我明白了，我病倒了，这对皇上自然是喜事罗!哼!难道我会走在他的前头?”李莲英居心叵测地说:“那么我就去照顾一下皇上吧!”

李莲英这一“照顾”不要紧，却使光绪帝的病情陡然加重，只觉自从喝了李莲英进奉的“西洋茶”后，腹中隐隐作痛，辗转反侧，难以安宁，不仅御医诊治无效，连从外地召来的名医也不知所然，只是匆匆开了方子，迅速离开这是非之地。10月20日上午，隆裕皇后来看皇帝，光绪已神志不清。这时李莲英奉太后之命，硬是亲自动手替光绪帝换上龙袍。10月21日光绪驾崩。光绪死时，慈禧也已垂危，她在神智尚清醒时，传下一道懿旨，让溥仪继位。光绪皇帝没有儿子，就由他弟弟醇亲王载沣之子溥仪作他的嗣子。于是，他就成中国的末代皇帝。

10月22日早晨，慈禧用过早餐，忽觉头晕目眩，竟昏了过去，半个时辰后才苏醒过来。她将醇亲王载沣、庆亲王奕励、袁世凯、李莲英召到病榻前，面谕道:“富贵在天，生死有命，我大限在即。死后，将梓宫葬于定东陵!”不一会气绝而亡。仅仅相隔一天，手握权杖的中国皇帝和皇太后相继逝世，引起国内外强烈的震惊，后人称同治之死、慈安太后之死、光绪帝之死为清末三大疑案。直到如今还有不少学者在寻找其确凿的答案。