而李由大胜义军的时候，远在千里之外咸阳城中，赵高向秦二世胡亥诬陷李斯和李由父子本是楚国人，与陈胜吴广是同乡，双方常有书信来往并且没有上报审查，有通寇造反的嫌疑，于是秦二世将李斯关入大牢，不久之后腰斩弃市并且夷三族，而李斯全家被杀的时候，李由还在前方抵抗义军，直到一个月之后被刘邦和项羽合围雍丘杀死的时候，仍旧不知道自己全族已经被秦二世杀光了。
李由死的极其惨烈悲壮，身中数箭浑身染血仍旧死战不退，死了之后仍旧手握长矛怒目圆睁，义军都不敢靠近，项羽看见之后深受感动，安排人给李由收尸并且送回上蔡老家安葬。
李由死后，调查李由通敌的官员上书秦二世，言李由为大秦战死并无通敌之事，但此时秦二世后悔也已经晚了，而杀死李斯全家，也终于将大秦最后一块棺材板彻底钉死，至此大秦开国元勋和文臣武将基本上都已经被赵高罗织罪名杀光了，只留下赵高这个大奸臣，因此赵高开始为所欲为，逼迫秦二世封自己为中丞相，独揽大秦朝政。