光绪三十四年十月二十一日（1908年11月14日）傍晚，一生抑郁的光绪皇帝驾崩于中南海瀛台含元殿。翌日，慈禧太后也撒手而逝。这一对母子的恩怨情仇就这样结束了，在不到20个小时之内，大清朝的两位最高领袖相继去世，留下了一个航向未定的帝国。
关于光绪皇帝之死，历来聚讼不休、传说纷纭，毒死说甚为流行，太后、袁世凯、李莲英、崔玉贵，甚至奕劻都是犯罪嫌疑人。当时从北京发往伦敦《泰晤士报》的一则消息说，“大清国慈禧皇太后已于今天去世。大清国皇帝陛下刚刚于周六去世，他们两人死亡时间离得如此之近，不由使人疑窦。人们怀疑这件事情的背后可能有谋杀”。
2003年，中央电视台清史纪录片摄制组、清西陵文物管理处、中国原子能科学研究院反应堆工程研究设计所二九室和北京市公安局法医检验鉴定中心四个单位的相关人员，组成了“清光绪帝死因”专题研究课题组。该课题在研究过程中，作为《国家清史纂修工程重大学术问题研究专项课题（清光绪帝死因研究）》正式立项。历经三年时间，在对光绪皇帝遗骨、头发、衣物的科学鉴定基础上，最终得出了光绪帝体内砷含量严重超标的结论，这意味着光绪帝很可能死于砒霜中毒。凶手是谁？至今难成定瓛。
根据清宫医疗档案的记载，太后是死于突发性痢疾。据有关资料记载，慈禧七十三岁寿宴那天，宫里请了京内最好的厨师，准备了一百多道菜肴。慈禧特别高兴，先饮了几杯白酒，然后又吃了不少菜。第二天，慈禧即感腹痛，大便次数明显增加，每天达几十次，并带有脓血。一星期后，她变得骨瘦如柴，虽然请了太医切脉诊治，但病情并无好转;又过了一个星期以后，她甚至昏迷不醒，不久就命归黄泉。
从上述材料看，慈禧太后从发病到病故是有一个过程的，而在这个过程，太后是有机会安排身后政治格局的。在最后一周的人事安排过程中，久掌枢廷的庆王奕劻却被支出了京城，被派往遵化东陵查看太后陵寝工程，这一点是耐人寻味的，这意味着太后并不信任奕劻。除此之外，袁世凯亲信部将段祺瑞的北洋第六镇也被调出北京，换防的是满洲人铁良的北洋第一镇，此人早年与袁世凯并列为荣禄门下将才。
