在清宫医案中，既有当年御医为光绪诊病用药的原始病历，也有光绪本人口述或亲书病史病状的“病原”，尤其是光绪临死前半年的“脉案”保存得相当完整。这些珍贵的原始记录，应是解开光绪生前病状及其死因的重要而可靠的直接依据。根据这些珍贵的诊病原始记录，中国第一历史档案馆清史档案专家会同中国中医研究院医学专家，对光绪病案进行了深入系统的研究。他们的研究成果对揭开光绪的死因提供了真实可靠的依据。
光绪之所以会在壮年夭亡，首先，这与他一贯体质积弱，自幼失于调养有关。从光绪早年的医案及其自述的“病原”得知，他自幼体弱多病，且有长期遗精病史。光绪三十七岁时，在亲书的“病原”中说：遗精已经将近二十年，前几年每月遗精十几次，近几年每月二三次，经常是无梦不举就自行遗泄，冬天较为严重。腰腿肩背经常感觉酸沉，稍遇风寒必定头疼，耳鸣现象也近十年。可见，光绪体质一直不好。另据光绪十年、十二年（１８８４、１８８６年）的脉案，知其经常患感冒及脾胃病，汤药、丸药很少有不用的时候。这时光绪年仅十五六岁，即已弱不禁风，失去抵抗病菌之力而多灾多难。这些档案记载与民间的传闻以及一些文献中所记述的情景颇为相似。
其次，成年以后的光绪，体质虽未见好转，遗精及腰背酸沉等病仍在继续。但从医案记录来看，在光绪十五年至二十四年之间，其诊病吃药的次数却相对有所减少，到光绪二十四年末及二十五年以后他的病情却突然加重，体质直线下降。据当时医案记载，其病状纷纭，甚为复杂。如光绪二十五年（１８９９）正月初八日的医案是这样记载的：朱焜、门定鳌、庄守和、张仲元请得皇上脉息左寸关沉滑稍数，人迎见浮，右寸关沉滑而数，两尺细弱，沉取尤甚。头痛恶寒，身肢酸痛。面色青黄而滞。……头觉眩晕，坐久则痛。左边颊颐发木，耳后项筋酸疼。腭间偏左粟泡呛破，漱口时或带血丝，咽喉觉挡，左边似欲起泡，右边微疼。……舌苔中灰边黄。左牙疼痛较甚，唇焦起皮，口渴思饮，喉痒呛刻，气不舒畅，心烦而悸，不耐事扰，时作太息。目中白睛红丝未净，视物眯朦，左眼尤甚，眼泡时觉发胀。耳内觉聋，时作烘声。胸中发堵，呼吸言语丹田气觉不足，胸中窄狭，小腹时见气厥，下部觉空，推揉按摩稍觉舒畅，气短懒言。两肩坠痛。夜寐少眠，醒后筋脉觉僵，难以转侧。梦闻金声偶或滑精，……心中无因自觉发笑。进膳不香，消化不快。……下部潮湿寒凉。大便燥结。小水频数时或艰涩不利等症。本由禀赋素弱，心脾久虚，肝阴不足，虚火上浮，腠理不密，感受风寒使然。今仅暂用疏风寒之中，仍寓养心扶脾润肺生津滋养肝肾之剂。尚宜节劳静养调理。所开出的药方是：防风二钱，川芎一钱五分，薄荷八分，羌活一钱五分，云茯神苓各二钱，元参三钱，干地黄三钱，霜桑叶二钱，花粉二钱，桔梗二钱，干草八分，建曲二钱，引用甘菊二钱，生姜三斤。此日脉案可谓详尽，而自此以后二三年脉案，大都与此相近，且病情逐渐加剧。到光绪二十六年（１９００），光绪皇帝的疾病不断恶化，从未好转，从脉案中的记载，可以看出其病已入五脏，气血双亏，病情日趋严重。
到了光绪三十四年春，也就是光绪临终前半年，其病势已十分严重，宫中御医已均无良方可施，眼看光绪就要不行了，清廷这才急忙征召江苏名医陈秉钧、曹元恒来京入宫诊视。紧接着又向直隶、两江、湖广、山东、河南、山西等督抚发出电旨：入春以来，皇上欠安。在京各医，诊治无效。希各处精选名医，迅速来京，恭候传诊。各省接此电旨，很快就保举吕用宾、周景涛、杜仲骏、施焕、张鹏年等名医来京。并分别致电直隶、四川、云南、贵州等省督抚，告知速送川续断、苏芡实、北沙参、苡米、广陈皮、桑寄生、杭白菊、茯苓、甘枸杞等御用上品药材。可为时已晚。此后，主要由以上诸人为光绪诊脉开方，如光绪三十四年（１９０８）三月初九日，江苏名医曹元恒在医案中写道：皇上肝肾阴虚，脾阳不足，气血亏损，病势十分严重，在治疗上不论是寒凉药还是温燥药都不能用，处于无药可对症的严重病状。只得开些平安药：鳖甲心三钱，水灸；新会皮七分、云茯苓三钱、飞辰砂三分、拌；石决明四钱，盐水煅；盐半夏一钱五分、粉罴榭三钱、杭菊瓣一钱、炒谷芽四钱，水煎服。五月初十日（６月８日），陈秉钧更在“脉案”上写有“调理多时，全无寸效”之语，光绪的病状更加复杂多变，脏腑功能已经全部失调，死亡只是早一天晚一天的事了。
光绪本人对自己病情日益加重也十分着急，在他亲述的病原中，一再指责御医们无能。光绪三十四年（１９０８）五月二十六日，他因自己的病虽“屡易方药，仍属加重”而斥责御医们：“病势迁延，服药总觉无效，且一症未平，一症又起。”七月十七日，他责备御医：“服药非但无功，而且转增，实系药与病两不相合，所以误事！”八月初七日，他更申斥御医是：“每次看脉，忽忽顷刻之间，岂能将病详细推敲？不过敷衍了事而已。素号名医，何能如此草率！”等等。这些斥责严词，在他的病原中经常出现，反映了他焦躁绝望的心情。