秦始皇兵馬俑俑坑土隔梁上有—塊快、一堆堆木炭等類似受過焚燒的殘痕。不過一、二號俑坑雖說都是經過火燒的，但火燒程度又不盡相同。試掘過程中發現一號俑坑幾乎完全被火燒過，而二號俑坑隻有一部分被火燒，還有一部分屬於自然塌陷。
那麼，俑坑的焚毀是何時、何種原因引起的呢？是不是像史書記載的那樣，是被項羽焚毀阿房宮的時候一起燒毀的？
一種觀點認為俑坑的焚毀是由於坑內產生的沼氣（CH4）引起的自燃。大家知道，沼氣產生的首要條件是要具備產生沼氣的雜物和水，同時還要有引起化學反應的相對時間。俑坑內不僅沒有發現雜物堆積的跡象，而且俑坑建成與焚毀之間時間並不長。所以說俑坑客觀上根本不具備產生沼氣的任何可能。因而沼氣“自燃說”是不能成立的。
第二種觀點認為：秦始皇陵園內有關陪葬坑和一、二、三號兵馬俑坑燒毀的真正原因，應是秦始皇下葬時的一種自焚的葬儀形式。這種觀點認為秦始皇采用曆史上祭天燔柴的方式，也就成了將埋葬時的祭品，所以都要采取火燒埋葬的葬儀。
假若此說能夠成立的話，以此對照陵園其他陪葬坑和三號兵馬俑坑就顯得自相矛盾。如果作為一種埋葬儀式，那麼按照此理相類推，那麼所有的陪葬坑務必采取同樣的自焚方式。然而實際上其中許多陪葬坑並沒有焚燒，如三號俑坑、銅車馬坑就是屬於木質結構而自然腐朽後坍塌的。所以這種說法也難以自圓其說。
那麼兵馬俑坑究竟是怎樣焚燒的呢？從曆史文獻來看，大多數史書記載是項羽在駐軍鹹陽後將阿房宮一把火燒成灰燼，連帶著將兵馬俑坑付之一炬。其中《漢書·楚元王列傳》記載：“項羽入關發之，以三十萬人三十日運物不能窮。”始皇陵是否被頂羽挖掘過，目前還難以進行驗證判斷，但陵園內大片的地麵建築被焚毀卻是事實。至今仍可看到在陵園建築遺址內堆積著很厚的磚瓦殘片、紅燒土塊以及木炭燃燒後的灰跡等。
《漢書》記載：項羽“焚其宮室營宇，往者鹹見發掘”“數年之間，外披項籍之災，內離牧豎之禍”。而這段話的原文出自兩漢大學者劉向寫給漢成帝的諫書中。劉向在文字表述方麵仍然掌握了一定分寸，隻是說“焚其宮室營宇”，意思就是項羽隻是燒了秦始皇陵的地麵宮殿建築，對於地宮和兵馬俑等陪葬墓群的盜掘之事隻字未提。
值得一提的是，劉向寫這篇諫書時，距項羽入關才一百年，加之劉向是一位飽學經書的大學者，因而劉向所說的觀點的可信度是非常高的。由於沒有確切的證據證明項羽焚毀阿房宮，所以現在史學界對此沒有定論，還有待於進一步的考證和發掘。