Sau khi giết Nhị Thế, Triệu Cao muốn xưng vương ở Quan Trung, bèn bí mật liên lạc với Lưu Bang để xin cùng diệt nhà Tần và chia đôi Quan Trung. Để thực hiện mưu đồ này, ông lập Tần Tử Anh[15] lên ngôi định sau sẽ giết chết.

Để tôn lập Anh, Triệu Cao triệu tập các đại thần lại nói rằng:

Nguyên trước Tần là một vương quốc, Thủy Hoàng làm vua cả thiên hạ nên xưng đế. Nay sáu nước lại tự lập, đất đai của Tần càng nhỏ đi, làm đế là chỉ có cái tên hão mà thôi, như thế không nên, nên làm vương như trước.

Và chỉ cho Tử Anh làm vương, sau đó bảo Tử Anh rằng trước khi ra thái miếu để nhận ấn làm vua, phải ăn chay 5 ngày. Tử Anh biết ý đồ của Triệu Cao muốn thừa cơ hại mình, bèn bàn với hai người con và hoạn quan Hàm Đàn:

Thừa tướng Triệu Cao giết Nhị Thế ở "Vọng di cung", sợ bị quần thần giết nên giả vờ lập ta. Ta nghe nói Triệu Cao đã giao ước với Sở tiêu diệt dòng họ nhà Tần và làm vương ở Quan Trung. Nay ông ta bảo ta ăn chay ra miếu tức là muốn nhân đấy giết ta ở trong miếu. Ta cáo bệnh không đi, thừa tướng thế nào cũng thân hành đến, khi đến thì ta sẽ giết.

Tử Anh bèn giả cách cáo ốm, không ra làm lễ trai giới. Triệu Cao sai người mời Tử Anh mấy lần không được, đành thân hành đến tận nơi gặp ông nói:

Việc tôn miếu là việc quan trọng. Tại sao nhà vua lại không đi?

Hàm Đàn bất ngờ cầm giáo đâm chết Triệu Cao ở trai cung[4]. Sau đó Tử Anh ra lệnh giết ba họ Triệu Cao.

Triệu Cao mất năm 207 TCN, khoảng 50 tuổi. 40 ngày sau cái chết của ông, nhà Tần cũng chính thức chấm dứt.