据清人野史《十叶野乘》中记载，1908年7月的一个傍晚，天色渐暗，有个名叫赵士敬的士人和一群朋友吃完了饭，大家正坐在一起谈天说地的时候，突然窗外有大光亮，同时空中还伴有隆隆霍霍的响声，似雷非雷，似鸟非鸟。这时，院子外面的仆人大叫：“呀，这么大的一颗流星啊！” 赵士敬等人听后，都急忙出屋观看。大家出来后，只见天上真有一颗大流星从西北掠过，声音如雷，尾长数十丈，极为耀眼，且速度很慢。伴着爆裂的声响，这颗大流星飞向东南方向陨落。由于持续时间长，当时看见这颗大流星的人很多，大家在一起议论纷纷，有人说这是紫微星坠落，恐怕这年要出大事了。果不其然，光绪三十四年十月二十一日（1908年11月14日）的傍晚，年仅38岁的光绪在中南海瀛台涵元殿黯然离开人世。那天早晨，御医周景焘曾入内看脉，据他说，当时看见“光绪仰卧在床上，瞪目指口，大概是想吃东西，而那时身边一个太监都没有。就连寝宫里的器皿，也都被太监们盗窃殆尽，只剩下一个玉鼎”。颇为凄惨的是，光绪临终前，没有一名亲属及大臣在身旁，等到被人发现的时候，早已死去多时了。
而据《清光绪外传》中说，十月初十是慈禧太后的生日，身体虚弱的光绪前去给慈禧太后贺寿。进门前，有值班的太监窥见光绪正扶着近侍的肩膀，在做疏松筋骨的动作，大概他担心给慈禧太后跪拜的时候爬不起来了。但正要进去的时候，太监传来慈禧的懿旨说：“皇帝卧病在床，免率百官行礼，取消贺拜仪式。”原来，慈禧太后当时也快不行了，她当时患有痢疾，拉肚子已经有一两个月。慈禧太后毕竟年事已高，经这么一折腾，也已是日薄西山，奄奄一息。听到这个消息后，光绪便返回寝宫，心情似乎还不错。于是便有太监跑去密告慈禧太后说，皇上听说太后病重，脸有喜色。慈禧太后听后勃然大怒：“我不能死在你前头！”随后的几天，慈禧太后和光绪的病情都无任何好转的迹象，太监和宫女们个个脸色阴沉，整个皇宫一片悚然。七月十八日，庆亲王奕劻奉慈禧太后之命，前往普陀峪的陵区视察寿宫，也不知道当时是慈禧估计自己不行了，还是觉得光绪不行了，或者觉得两个人都不行了。七月十九日，皇宫禁门开始增加卫兵，凡是出入宫的人都要检查，当时都传慈禧太后和光绪都随时可能死掉，宫中气氛非常紧张。二十一日，隆裕皇后去寝宫看光绪的时候，光绪早已死去多时，当时竟然无人知道。
隆裕皇后心里害怕，大哭而出，奔到慈禧太后那里告知光绪已死。慈禧太后听后，也只是长叹一声--这次她又比光绪稍胜一筹。随后，光绪的遗体被早已准备好的吉祥轿抬到乾清宫。由于光绪死前没人在身边，当时也没有换寿衣，正当隆裕皇后指挥那些太监七手八脚地安顿光绪遗体时，一太监急匆匆地赶过来说，慈禧太后也已经不行了，隆裕皇后慌得不行，又丢下光绪的遗体，带着太监们急急忙忙往慈禧太后那里赶。当时太监李莲英看见光绪的遗体放在殿中无人看管，心有不忍，便对身边的小太监说：“我们先把皇上弄弄好吧？”最后在李莲英的指挥下，光绪的遗体这才被草草料理好放进梓宫。就在隆裕皇后为光绪遗体穿衣的时候，慈禧太后也撒手人寰，死在了中南海仪鸾殿内，终年74岁。慈禧的死亡时间是在光绪死去的第二天下午，两者相差不到一天。《清光绪外传》是清宫野史，不可全信，但也透露了部分的真相。戊戌政变之后，这两个大清帝国的权力象征者和实际掌握者一直是矛盾重重。光绪和慈禧太后虽然是姨甥血亲，但在政治上他们又是竞争对手。在这场皇宫的权力斗争中，光绪从小就一直处于劣势，在最后的10年中更是郁郁寡欢，饱受打击。
到最后，两人的竞争变成了身体和生命存续的竞争，体弱多病的光绪和年迈衰败的慈禧展开了一场时间上的持久战。1908年，两人都已经意识到自己不行了，却盼着对方先死。十月十六日在西苑勤政殿，是慈禧太后和光绪最后一次召见大臣，据那天被召见的新任直隶提学使傅增湘说，“太后神态疲惫，据说几个月的痢疾腹泻不止。而皇上脸色晦暗，说话声音无力，靠座位中间垫了几个靠枕，才勉强支持”。看来，两人在这个马拉松式的争夺中都已经是筋疲力尽，随时都有可能会倒下。很可惜，先倒下的却是光绪。光绪终生活在慈禧太后的阴影下，而死亡之日又恰在慈禧咽气的前一天。据清宫太监的回忆录《清宫琐谈》中说，光绪在弥留之际，当时在瀛台侍疾者共6名，其中两人饿死，剩下几人食不果腹，“因饿失血者又凡三人”。光绪在死前曾在床上召唤医生周某，周某见光绪两眼瞪大，4次用手指口，知道光绪是饿急了，但环顾周围，实在是没有吃的。后来，光绪帝便渐无声息了。
启功也曾谈及其曾祖溥良的一件往事：当光绪帝和慈禧太后传出“快不行了”的消息后，时任礼部尚书的溥良和其他相当级别的官员也都昼夜守候在慈禧太后的寝宫之外，以防不测。大臣们都惶惶不可终日，就等着屋里一哭，外边就举哀发丧。当时由于慈禧太后得的是痢疾，从病危到弥留之际的时间拉得比较长，守候的大臣们时间长了，都有些体力不支，便也顾不得大臣的礼仪，或坐台阶上，或依靠在廊柱边，大家一副疲惫不堪的狼狈相。就在宣布慈禧太后“驾崩”前，溥良见一太监端着一个盖碗从寝宫中出来，他便上前问这太监端的是什么，太监说：“这是老佛爷赏给万岁爷的塌喇（满语”酸奶“的意思）。”送后不久，就由隆裕皇后的太监小德张向太医院正堂宣布光绪帝驾崩了。而这边屋里的那位还挨了一段时间才算完，也不知道里面是真死了，还是密不发丧，非要等到宣布光绪死后才发丧。对此，朝野人士议论纷纷，猜测里面可能的隐情，而这或许又是一个千古难解的宫闱疑案了。当时被怀疑的对象，不仅仅包括慈禧，或许还有袁世凯、李莲英等都有可能。
但是，这件事情查无对证，又旷隔多年，到底是怎么回事，也很难说清楚。当然，最大的可能，光绪还应该是自己病死的。光绪的最后几年身患重病，郁郁寡欢，虽然有名医陈莲舫和施愚等人诊治，但当时已是病入膏肓，这些名医也大都束手无策。事实上，光绪本人对自己病情的恶化也极度焦虑，对那些御医们感到十分失望。1908年五月二十六日，光绪见自己的病“屡易方药，仍属加重”，便斥责御医们说：“病势迁延，服药总觉无效，且一症未平，一症又起。”七月十七日，又说：“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，光绪更是大骂御医说：“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！”光绪的焦躁和绝望，可见一斑。据《死虎余腥录》中记载，1908年九月初的一天早上，慈禧太后与光绪在乾清宫临朝，召见了庆亲王奕劻、袁世凯等6位亲政大臣。光绪当时已经病得非常重，连听政的精力都没有，不多一会，就表情痛苦，疲惫不堪地伏在桌上休息。
慈禧太后见光绪这个样子，也有点于心不忍，便说：“皇帝久患重病，各大臣何不保荐些名医来给看看？”各大臣面面相觑，庆亲王奕劻首先奏道：“臣自69岁大病之后，袁世凯曾推荐过一个西医屈桂庭，效果不错，自此后我就不再吃中药了，也不知道有什么好的中医。”慈禧太后听了很有兴趣，便问袁世凯推荐的那个人是谁。袁世凯便说：“屈桂庭是北洋医院出身，历任医官、院长，现在是医院总办，此人善用西医，医术也颇为高明。臣全家有事都请他来诊治，前北洋大臣李鸿章任直隶总督时，一般也是请他来诊治的。随后张之洞与世续也说自己家人得病都请过屈某治病，医术确实不错。当时军机大臣6人中，只有鹿传霖与醇亲王载沣没有发表意见。慈禧太后便说：”不管是中医还是西医，只要能治好病就行。既然大家保荐此人，那就请来看看。“由于屈桂庭经常帮庆亲王奕劻的家人看病，关系还算不错，到北京后他便先去见了奕劻，把自己的担忧给奕劻说了，奕劻说：”这次让你去给皇上看病，是军机大臣的共同保荐，不能不去。你只管去尽心看看，有无危险，可直言先告诉我，我再密奏太后。
“随后，奕劻便带着屈桂庭到正大光明殿去见慈禧太后和光绪。据屈桂庭的描述，当时光绪正面坐，慈禧太后坐在旁边，见屈桂庭到后，便问他如何诊法？屈桂庭说：”按西医规矩，皇上要宽衣露体，且听且看，然后才好诊治。“得到慈禧太后的许可后，屈桂庭便对光绪进行”望闻问切“的常规检查。检查完后，屈桂庭认为光绪的病征主要有：常患遗泄（不能自控的遗精，可能是慢性肾炎引起），头痛，发热，脊骨痛，无胃口，腰部显是有病；此外，肺部不佳，似有痨症；面色苍白无血色，脉搏弱，心房亦弱。屈桂庭的判断是，光绪的体质本来就不强壮，容易神经过敏，加以早年房事过度，腰病之生，由来已久。其身体禁不住刺激，神经稍受震动，或听到锣鼓响声，或受衣裤摩擦，或偶有性的刺激即行遗精，还不能经常吃补药，越吃遗精就越频繁。由此看来，光绪的病情是综合征，兼有肾炎、高血压、胃炎、肺痨等症，诸病齐发，极难救治。
随后，屈桂庭请示将光绪的尿样带回化验，并当场先开了两张药方，一为外敷，一为内服，并向慈禧太后奏明所开之方都是西药，可去外国医院或西药房配制，个人不便进药。屈桂庭估计是怕自己进药的话，万一发生类似明代的”红丸“事件，到时就说不清楚了。此后，屈桂庭便每日早晨入宫到诊一次。那些宫女们一看是屈桂庭来了，往往嬉笑着说：”外国大夫来了！“光绪对中医并不信任，每次服中药前都要捧药详细检视。但是光绪对屈桂庭还不错，比较信任，对于屈桂庭食物营养选择的建议也大都遵行，用药也颇为有效。治疗数周后，光绪神志转清，呼吸渐入常态，病情也有所好转。据屈桂庭称，光绪临朝之后，甚至还能以书画自娱，屈桂庭见过光绪写字，还说皇上写字尤佳，相传是得力于帝师翁同龢之功云云。光绪病情的好转，当时内外相庆，人心渐安，宫中一时称为幸事。但没过多久，慈禧太后又跑去干涉内务府大臣关于皇帝的进食之事，光绪本听从屈桂庭的建议合理进食，这下又被气得不行，当场把枕头扔到地上以示抗议。
光绪临终前的一段时间，虽在重病中，但仍旧要每天清早前往仪鸾殿给慈禧太后请安，然后随同到勤政殿临朝，这种生活对于病魔缠身的光绪来说实在是一种莫大的折磨。虽然使用西医疗法后，光绪的腰痛减少，遗精也有所减少，但化验其尿样仍有少许蛋白质，估计其腰病还是一大隐患。正当屈桂庭给光绪正常治病有一个月后，某天光绪突然连呼腹疼，汗如雨下，捂着肚子在床上乱滚，连喊：”肚子痛得不得了！“当时正是非常之时，慈禧太后也病得快不行了，宫廷无主，乱如散沙。光绪这里无人管事，也没有御医，只有屈桂庭一位西医在床前。屈桂庭当时对光绪病状的判断是：夜不能睡，便结，心急跳，神衰，面黑，舌黄黑，但最奇怪的则是频呼肚痛，这和前期的病症似乎没有什么关系。
屈桂庭当时也觉得心里打鼓，感觉里面有问题，但也不敢多言惹祸上身。当时他能做的，就是让光绪躺在床上，以毛巾施行热敷而已。等到光绪疼痛稍缓，屈桂庭便匆匆辞去。这也是屈桂庭进宫最后一次为光绪看病，此后宫内情形和光绪病状，屈桂庭自称毫无所知，只听说庆亲王奕劻被召入宫，酌商择嗣继位的问题，没过多久，便听说光绪已在瀛台涵元殿驾崩了。屈桂庭后来自己也说，光绪之死实是个难解之迷，以至斧声烛影，人言人殊，至于怎么回事，他也说不清楚。他说的这些东西，也只能为研究者提供佐证而已。1980年清西陵文物管理处在清理崇陵地宫时，发现光绪的遗体完整，体长1.64米，无刃器伤痕。后来化验颈椎和头发，也没有发现中毒现象。也就是说，光绪可能是属于正常死亡，一些清史档案专家和医学专家的分析结论可能是正确的。
当然，这仍旧不足以解释为什么光绪偏偏比慈禧早死一天，这种历史的巧合很难打消人们的疑问。天道不违，岁月无情。光绪的这一生，短暂而悲惨。他没有好好地享受过母子之亲、夫妇之爱、昆季之谊，甚至连皇帝应有的臣下侍从宴游暇豫之乐也没有。他这一生大部分是作为慈禧太后的傀儡而存在。就连在后宫生活中，由于慈禧太后的控制和干预，譬如选妃事件，结果造成光绪和隆裕皇后长期没有正常的夫妻生活，两人在一起也是默坐无言。而光绪后来喜欢的珍妃，却为慈禧太后所厌恶，最后在庚子之役中，竟然将之赐死井中，这极大地伤害了光绪的感情，以至于后来光绪的身体每况愈下，最终康复无望。人生苦短，血色残阳，光绪的最后10年，在慈禧太后的压制下，可谓是备受冷落，孤苦凄凉。也许是阴谋，也许是冥冥中的注定，光绪和慈禧太后一前一后地相继离开人世。也许只有死去，光绪才能得到真正的解脱。
