光绪三十四年十月二十一日（１９０８年１１月１４日）傍晚，三十八岁的光绪皇帝，在中南海瀛台涵元殿，满含悲愤地离开了人间。临终无一名亲属及大臣在身旁，及至被人发现，早已死去多时，可谓生前死后，备受冷落，孤苦凄凉至极。
就在光绪死去的第二天下午，他的母后及政敌、操纵晚清政权达半个世纪之久的慈禧太后也死在中南海仪鸾殿内，终年七十四岁。
光绪皇帝和慈禧太后先后去世的消息传出，中外同感震惊。人们普遍认为，年纪轻轻的光绪反而死在七十四岁的慈禧前面，而且只差一天，这不是巧合，而是处心积虑的谋害。于是，光绪被人谋害致死的种种说法便由此而产生。
晚清御史、光绪的近臣恽毓鼎的《崇陵传信录》及徐珂所编著的《清稗类钞》等书认为，慈禧在病危期间，惟恐自己死后，光绪重新执政，推翻她既定朝政及平反她一手制造的种种冤案，于是令人下毒手将光绪害死。
英国人濮兰德·白克好司的《慈禧外传》和德龄的《瀛台泣血记》等书认为，清宫大太监李连英等人，平日依仗着主子慈禧的权势，经常中伤和愚弄光绪。他们深恐慈禧死后光绪重新主政，会清算他们往日的罪孽，所以就先下手为强，在慈禧将死之前，先把光绪谋毙。
溥仪在《我的前半生》一书中谈到，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，光绪决不会轻饶了他，所以就借进药的机会，暗中下毒，将光绪毒死。
曾经是清宫御医的屈贵庭在《逸经》杂志二十九期上发表一篇文章说，在光绪临死的前三天，他最后一次进宫为皇上看病，发现光绪本已逐渐好转的病情却突然恶化，在床上乱滚，大叫肚子疼。没过几天，光绪便死了。这位御医认为，虽不能断定是谁害死了光绪，但却可以肯定光绪是被人暗中害死的。
但也有不少史籍或接近宫禁者对光绪之死持自然病死之说。如《德宗实录》、《光绪朝东华录》、《清史稿·德宗本纪二》等所谓正史或官修史籍内，均载光绪系正常死亡；再如《苌楚斋三笔》卷六则称：早在光绪三十四年二三月间，光绪帝久病未愈，早入膏肓，是时肝气大发，以手扭太监顶戴，以足踢翻电灯，情势日及。又光绪临终前一段时间，一直为其治病的六位名医之一杜钟骏所著《崇德请脉记》一书，对光绪之病情、诊病经过以及光绪临终前的病状，叙述颇详，证明光绪确实是正常死亡。