清光绪三十四年，十月二十一日（1908年11月14日），被慈溪太后囚禁十年之久的光绪帝于中南海瀛台涵元殿崩逝，年仅38岁。令人奇怪的是，次日中午慈禧太后也于中南海仪鸾殿病逝，光绪帝正值壮年，怎么突然就去世了呢？光绪帝与慈禧太后相继去世，间隔不过一天，这仅仅是巧合吗？这就形成了一个历史疑案。
戊戌变法失败后后，慈禧太后囚禁了光绪皇帝，罢黜了支持光绪皇帝的官员，自己重新独揽起朝廷大权，此后对囚禁的光绪皇帝则是百般凌辱折磨，致使光绪的健康状况极度恶化。1908年，慈禧太后病倒，据说光绪皇帝听说了慈禧的病讯之后，还曾面露喜色。这件事情很快传到了慈禧的耳朵里，慈禧害怕自己一死，光绪就会重掌朝政报复自己，于是便有意谋害或者废掉光绪帝。
近年来，随着对光绪帝死因研究的深入，对光绪帝死因有几种观点。一种是著名的历史学家启动所说，据启功先生说，他的曾祖当时为礼部尚书时，作为主管礼仪、祭祀之事的最高官员，在西太后临终前他要昼夜守候在她下榻的乐寿堂外。西太后得的是痢疾，所以从病危到弥留的时间拉的比较长，就在宣布西太后临死前，启功先生的曾祖父看见一个太监端着一个盖碗从乐寿堂出来，出于职责，他就问这个太监端的是什么，太监回答说是老佛爷赏给万岁爷的塌喇，塌喇在满语中是酸奶的意思。
不久，隆裕皇后的太监小德张就向太医院宣布光绪皇帝驾崩的讯息。随后，这边就传出慈禧太后去世的消息，由此，后人推测，一定是慈禧太后命人在那碗塌喇里下了毒，毒死了光绪。此外，据一位名叫屈桂庭的医生说，他过去曾亲自为光绪帝治过病，他说在光绪三十四年十月十八日，最后一次进宫为光绪帝诊病时，发现光绪帝本已逐渐好转的病情却突然恶化，在床上乱滚，大叫肚子痛，三天之后，光绪帝就去世了。这就更加证明了光绪有可能是被慈溪太后等人毒死的。
近段时间清西陵文物管理处，中国原子能研究院反应堆工程研究设计所，北京市公安局法医鉴定中心得以确证，光绪突然驾崩是砒霜中毒所致。光绪帝头发中含有高浓度的元素砷，且各段含量差异很大，砷高峰值出现在离发根约10厘米处，然而正常人头发的含砷量在0.25-1.0微克/克，但光绪帝头发中最高达到2404微克/克。为了验证光绪帝头发砷含量是否确属异常，研究人员又分别提取了隆裕皇后（与光绪葬在一处）和一清末草料官干尸的头发样品，这名草料官与光绪为同时代、同性别，而隆裕皇后与光绪不仅为同时代人，且生活环境相同。结果证明，光绪头发的最高含量砷量是草料官的132倍，是隆裕皇后的261倍。
也有一种说法认为，光绪帝是正常死亡，慈禧太后并没有害死光绪帝。学者们通过对光绪帝和慈禧太后的脉案记录研究后认为，慈禧太后的病在死前一直没有太大变化，她不大可能感到自己将死而先下手害死光绪帝，光绪帝死后，她的病情才突然恶化，迅速死亡。其次，光绪帝自幼多病，后来又受到精神、物质多方面的折磨，身体更是每况愈下。通过对光绪帝脉案的研究显示，从光绪25年以后，他的病情就不断加重，体质越来越弱。35岁以后，他已经患多种疾病，基本病入膏肓，危在旦夕。在光绪帝死前的七月份，江苏名医杜钟骏看过光绪帝的病说：我此次进京，满以为能够治好皇上的病，博得微名。今天看来，徒劳无益，不求有功，只求不出差错。由此可以看出，光绪帝确已无药可治，所以按照脉案的记载，光绪皇帝应该是久病而死，应该属于正常死亡。
还有一种说法认为是，李莲英或者袁世凯出于自身安危的考虑，怕慈禧太后死后，光绪帝重新执政，会对自己不利，因而下手害死了光绪帝。粤渑士在《瀛台泣血记》一书中叙述，李莲英一直跟着慈禧太后，他怕慈禧太后死后，光绪帝重新执政算自己的老账，下手毒死了光绪帝，这一说法同时为英国人濮兰德和白克好斯合著的《慈禧太后外传》所认同。而末代皇帝溥仪在《我的前半生》一书中说，他听说光绪帝是喝了袁世凯送来的一剂药而死的，由于袁世凯在戊戌变法时，辜负了光绪的信任，在关键时刻出卖了皇上，袁世凯担心一旦慈禧死去，光绪重新掌权，自己将死无葬身之地，于是便借进药的机会，暗中下毒将光绪毒死。不过这两种说法都只是合理的推测，并没有什么证据可以证明。
总的来说，在光绪帝诸多的死因中，被慈禧太后害死是一种重要的说法。至于事实是否如此，到目前为止，史学界仍没有定论。