子婴眼看大势已去，便和妻子、儿子们用绳子绑缚自己，携带皇帝御用的玉玺等物，亲自到刘邦军前投降，秦朝灭亡。从即秦王位到投降刘邦，子婴共在位仅四十六天。
子婴投降后，樊哙提议杀死子婴，但刘邦没有同意，而是把他交给随行的吏员看管。而且，刘邦还特意嘱托看管子婴的官员好生照顾子婴。对于已经沦为平民的子婴，刘邦的这种做法对其而言可以说是一种善待了。
然而，不久之后，项羽也来到了咸阳附近。经过鸿门宴之后，刘邦迅速逃离关中，项羽率军入关。当项羽率领大军进入咸阳后，立刻杀死子婴。自此，秦国的最后一位国君自此最终灭亡。
