子嬰生平鮮見於史冊，早年經歷不詳，最早記載其事跡的文獻是《史記·卷八十八·蒙恬列傳第二十八》。
秦始皇三十七年（前210年），秦始皇在巡遊途中去世，胡亥矯詔篡位，聽信趙高讒言，將蒙恬、蒙毅兄弟二人囚禁起來，準備處死他們。子嬰向秦二世進諫說：“我聽說以前趙王遷殺良臣李牧，而改用顏聚；燕王喜暗用荊軻的計策，而違背秦國的條約；齊王建殺他的先世忠臣，而用後勝的謀議。這三位君王，都各自因為改變舊規而喪失國家，殃禍降到自身。現在蒙氏壹族，都是秦國的大臣和謀士，君主卻要在壹時之內舍棄他們，除掉他們，我認為這不可以。我聽說輕於思慮的人不可以治理國家，不能廣納眾智的人不可以保全君王。誅殺忠臣而任用沒有節操品行的人秦三世(子嬰)簡介，這是對內讓群臣不能相互信任，對外讓戰士的鬥誌分離！我認為不可以這樣。”但秦二世不聽子嬰的勸諫，派人殺死蒙恬和蒙毅。
不久，秦二世胡亥又在趙高的蠱惑下，對大臣以及始皇帝的皇子、公主展開血腥大屠殺，子嬰有幸逃過此劫。
秦二世三年（前207年），完全掌握了朝政，野心極度膨脹的丞相趙高試圖自立為帝，通過指鹿為馬清洗朝堂後，派女婿鹹陽令閻樂逼殺了屠盡兄弟姊妹成為孤家寡人的秦二世。
秦二世死後，趙高召集大臣告知誅殺秦二世的情況，然而發現群臣和將領們都不支持他，不得不迎立子嬰。但趙高也留了壹手，聲稱六國故地相繼起事，秦已失去對整個華夏大地的控制權。他說：“秦本來只是諸侯，始皇統壹天下，所以稱帝。六國各自獨立，秦國地方更狹小，竟然以空名稱帝，這樣不行。應該像以前壹樣稱王，才合適。”故而子嬰不該再稱“皇帝”，只適合當“王”，並讓子嬰齋戒，到宗廟參拜祖先，接受傳國璽。
趙高稱子嬰為“秦王”，其實是為了日後自己繼續篡位做準備。
齋戒五天後，子嬰和他的兩個兒子以及宦官韓談商量說：“丞相趙高在望夷宮殺害秦二世，害怕群臣誅殺他，便假裝申張正義立我為王。我聽說趙高竟與楚國相約，滅掉秦朝的宗族後在關中稱王。如今讓我齋戒朝見宗廟，這是想在宗廟趁機殺掉我。我裝病不去，趙高必定親自來請，趙高來後就殺死他。”於是，子嬰便假托生病，不理朝政。趙高數次派人來請子嬰，子嬰不去，趙高果然親自前往子嬰所在的齋宮，說：“朝見宗廟有關國事，君王為什麽不去？”趁此機會韓談刺死趙高，並誅滅趙高三族，在鹹陽城內示眾。
秦王子嬰元年（前206年）十月，劉邦率大軍攻破武關（今陜西丹鳳東南），攻下峣關（今陜西藍田縣東南），兵臨鹹陽（今陜西鹹陽東北），屯兵灞上（今陜西西安市東）時，派人勸子嬰投降。此時，群臣百官也都背叛秦朝而投降劉邦。子嬰眼看大勢已去，便和妻子、兒子們用繩子綁縛自己，坐上由白馬拉著的車，身著死者葬禮所穿的白色裝束，並攜帶皇帝禦用的玉璽、兵符等物，從軹道親自到劉邦軍前投降，秦朝滅亡。子嬰***在位四十六天。
子嬰投降後，樊噲提議殺死子嬰，但劉邦沒有同意，而是把他交給隨行的吏員看管。壹個多月後，項羽率領大軍進入鹹陽後，立刻殺死子嬰，縱火焚燒秦宮室，並進行大屠殺，秦朝累代之積至此壹炬而盡。
秦末，子嬰臨危受命，是時諸侯並起，六國貴族紛紛復國反秦，秦朝的軍事實力已經被聯軍瓦解，子嬰即位時內外交困，秦朝已經不再是那個大壹統的秦朝，“秦之積衰，天下土崩瓦解，雖有周旦之材，無所復陳其巧……”在這樣的背景下，政治生命只有四十六天的秦王子嬰所能做的只有四件事——謀除趙高，整肅朝綱，抵禦劉邦大軍，亡國。
雖然子嬰迅速展現了自己的政治才幹和魄力，誅殺了趙高，以圖重振秦廷，但大勢已去，秦朝滅亡只是時間問題。
趙成：“子嬰仁儉，百姓皆載其言。”
賈誼、司馬遷：“向使嬰有庸主之才，僅得中佐，山東雖亂，秦之地可全而有，宗廟之祀未當絕也。”
班固：“秦之積衰，天下土崩瓦解，雖有周旦之材，無所復陳其巧，而以責壹日之孤，誤哉！俗傳秦始皇起罪惡，胡亥極，得其理矣。復責小子，雲秦地可全，所謂不通時變者也。紀季以酅，春秋不名。吾讀秦紀，至於子嬰車裂趙高，未嘗不健其決，憐其誌。嬰死生之義備矣。”
司馬貞：“子嬰見推，恩報君父。下乏中佐，上乃庸主。欲振穨綱，雲誰克補。”
何去非：“子嬰而秦之事去矣，雖有太公之佐，其如秦何哉？”
蔡東藩：“子嬰不動聲色，能誅趙高，未始非英明主；假使秦尚可為，子嬰得在位數年，興利除害，救衰起弊，則秦亦不至遽亡。然如始皇之暴虐，二世之愚頑，豈尚得傳諸久遠？子嬰不幸，為始皇之孫，賢而失位，且為項羽所殺，祖宗不善，貽禍子孫，報應其果不爽歟！”
《史記·卷五·秦本紀第五》
《史記·卷六·秦始皇本紀第六》
《史記·卷八十七·李斯列傳第二十七》
《史記·卷八十八·蒙恬列傳第二十八》
《資治通鑒·秦紀二》
《資治通鑒·秦紀三》
《資治通鑒·漢紀壹》
《越絕書·卷第八》
妻子：已知至少有壹妻，其姓名、事跡皆失考。
兒子：已知有兩個兒子，與子嬰本人***同謀殺趙高，其姓名、事跡皆失考。
據史料記載，秦人的陵墓多位於國都附近。自遷都鹹陽後，秦國君的陵墓多分布於鹹陽、芷陽及驪山北麓。惠文王、悼武王葬於鹹陽，昭襄王和悼太子、莊襄王葬於芷陽，孝文王葬於西安東郊、秦始皇葬驪山、秦二世胡亥葬西安南郊，唯有秦朝末代皇帝——子嬰的葬地長期不明。子嬰是秦亡國之君，在位的時間僅46天，被殺後因倉促選址埋葬，致使墓上沒堆築封土、城垣，連墓的方向都有違傳統，遂致其葬地長期不明；但埋於秦始皇陵園附近是符合古代的喪葬禮制和壹般常理的。
秦始皇陵西側中字型墓葬於2003年發現，墓葬為南北向，南北長約109米，東西寬26米，深約15.5米。曾任秦始皇兵馬俑博物館館長、有“秦俑之父”之稱的著名考古學家袁仲壹認為這處中字型大墓應該屬於君王級別，曾推測墓主人為秦末代皇帝子嬰。
2011年12月30日，國家文物局批復《關於搶救性發掘秦始皇陵西側中字型墓葬的請示》（陜文物字[2011]204號），在《關於秦始皇陵西側中字型墓葬考古工作的意見》認為，秦始皇陵西側中字型墓葬位於全國重點文物保護單位秦始皇陵保護範圍內，與秦始皇陵有密切聯系，暫不同意對該墓葬進行考古發掘。要求陜西省文物局，組織有關單位抓緊制定該墓葬臨時性保護方案，同時排查秦始皇陵保護範圍內自然和人為破壞因素和風險，評估地下文物保存狀況，並制定有效措施加強保護。
胡亥兄長的兒子，名嬰。
《史記·卷六·秦始皇本紀第六》：“立二世之兄子公子嬰為秦王。”（《六國年表》作“高立二世兄子嬰”）這種說法認為“兄子”就是兄長的兒子。
此說最為流行。從東漢班固到近現代，多采用這壹說法。就連近幾年修訂出版的《辭海》和《辭源》這兩部著名的大辭典秦三世(子嬰)簡介，也都壹致認為子嬰是二世兄子，並指出是扶蘇之子。
秦始皇的弟弟，名子嬰。
《史記·卷八十七·李斯列傳第二十七》：“高自知天弗與，群臣弗許，乃召始皇弟，授之璽。子嬰即位，患之，乃稱疾不聽事，與宦者韓談及其子謀殺高。”
楊善群、王蘧常等人支持該說。論點包括：
子嬰的遭遇、才幹及影響力絕非秦二世或同輩所能及。
據《史記·秦始皇本紀》、《史記·李斯列傳》記載，胡亥對待自己的兄弟絕不手軟，子嬰若是胡亥的兄長，為何能存活下來。
秦始皇死時年僅50歲，扶蘇年齡大約為30歲左右。而《秦始皇本紀》中敘述子嬰與“其子二人”謀殺趙高（與《李斯列傳》中所述殺趙高過程不同），其子年齡至少有15-20歲左右，推斷子嬰年齡當為35-40歲左右，比秦始皇小10-15歲左右，與扶蘇年紀大致相當。
在兩漢時期的史書《史記》、《漢書》以及《史記》三家註、顏師古註並無提及子嬰是扶蘇之子。
但是據記載秦始皇只有壹個弟弟，名叫成蟜，他在秦始皇稱帝前就已死，其余的兩個假兄弟（嫪毐與趙姬媾和所生之子）不到兩歲時便被秦始皇摔死，所以秦始皇死時，其余兄弟都已作古。
胡亥的兄長，名子嬰。
這壹派認為《六國年表》的有關章句：“高立二世兄子嬰” 應該理解為“趙高擁立秦二世的兄長子嬰為秦王。”
這種說法比較站不住腳。趙高、李斯、胡亥要密謀除長以立幼，只要嫡長子扶蘇或者其他比胡亥年長的秦始皇之嫡子活著，胡亥就沒有資格即位。胡亥繼位之所以名正言順，就是因為他是當時秦始皇存留在世間的唯壹的年齡最大的嫡子，由此推斷，包括扶蘇在內的胡亥的17個哥哥應都已死去。
秦始皇的弟弟的兒子，名嬰。
學者李開元、馬百非等人提出該說，論點如下：
有關《李斯列傳》集解引徐廣說“壹本曰‘召始皇弟子嬰，授之璽’”中的“弟子嬰”，應理解為“弟弟的兒子嬰”。但秦始皇的弟兄見於文獻記載的只有成蟜、母趙姬與嫪毐所生二子。所以被認為是成蟜（jiǎo）的兒子。
《釋名?釋長幼》：“人始生曰嬰”。“嬰”之名，有初生兒，年幼兒的含義。
據有關史料推測，成蟜大約出生於前256年，子嬰大約出生於前240年。成蟜於前239年降趙時，其子此時約為2歲左右，並且可能留在秦國。
因與胡亥同輩且年齡較大，所以《六國年表》“高立二世兄子嬰”中的“二世兄”應理解為“秦二世的從兄”。與胡亥無皇位爭奪的利害關系，所以不在二世所欲清除的兄弟姐妹中，反而能站出來勸諫二世不要濫施誅殺。
1994年電影《西楚霸王》：薛亮飾演子嬰
2004年電視劇《楚漢驕雄》：李永漢飾演子嬰
2012年電視劇《楚漢傳奇》：王龍華飾演子嬰
2012年電影《王的盛宴》：呂聿來飾演子嬰
2013年電視劇《王的女人》：陳曉飾演子嬰（劇中更名為羅豐）
2015年電視劇《秦時明月》：吳磊飾演子嬰