携同包括玉玺和兵符在内的皇帝御用物品，在轵道亲自到刘邦的军前投降。子婴在位三个月凡46日，秦朝灭亡。子婴投降后，刘邦的部将提议处决子婴，但刘邦拒绝，将子婴交给了随行的吏员看管。一个多月后，项羽亦率领大军到达关中。刘邦的部将曹无伤向项羽称刘邦将以子婴为相而自立为关中王，结果项羽设下了鸿门宴。项羽进入咸阳后，杀死子婴及秦诸公子宗族，并在咸阳屠杀，火烧秦宫室，掳掠秦宫的女子，分了秦国的珍宝货财给诸侯。
身死之后.子婴死后，其埋葬地点一直不详。2007年，被誉为“秦兵马俑之父”的考古学