嶧山刻石之後，秦始皇一行準備登上泰山，行“封禪”大禮。所謂“封禪”，就是在泰山設壇，以祭天，在梁父（泰山下的小山）設壇祭地。這是從遠古流傳下來的一套祭天地山川，以求神靈保佑的古老傳統。秦始皇既然做了皇帝，那麼自然也就要舉行這樣一個盛典。但是，到了泰山腳下，隨行的70多個儒生卻沒有一個人能準確地說出這個盛典的舉行辦法。有的博士竟然建議秦始皇用蒲草將車輪子包起來，以免損傷山上的一草一木，然後掃地而祭。這種舍本逐末、不著邊際的建議使得本來就對儒生不感興趣的秦始皇大為生氣，一氣之下，秦始皇將隨從的儒生博士完全斥退，他根據秦國的禮儀，自己跑到泰山頂上行封禮，又到梁父山（今山東省新泰縣西）行禪禮。
封禪以後，秦始皇心中非常得意，就在梁父山刻石頌德，宣稱：
皇帝臨位，作製明法，臣下修飭。
二十有六年，初並天下，罔不賓服。
親巡遠方黎民，登茲泰山，周覽東極。
從臣思跡，本原事業，祗誦功德。
治道運行，諸產得宜，皆有法式。
大義休明，垂於後世，順承勿革。
皇帝躬聖，既平天下，不懈於治。
夙興夜寐，建設長利，專隆教誨。
訓經宣達，遠近畢理，鹹承聖誌。
貴賤分明，男女禮順，慎遵職事。
昭隔內外，靡不清淨，施於後嗣。
化及無窮，遵奉遺詔，永承重戒。
據《史記》記載，秦始皇封禪結束，在下泰山中途遭遇暴風雨，一時無法躲避，惶急中避於路旁的一棵大鬆樹下。因為這棵大鬆樹為秦始皇帝遮蔽風雨有功，就被秦始皇封之為“五大夫鬆”。“五大夫”為秦時20級官位中的第九級爵位，後人誤以為是五棵鬆樹。經風曆雨，秦時“五大夫鬆”早已無存，至清雍正八年（1730）欽差丁皂保奉敕補栽，現在也已是五存其二。
封禪之後，秦始皇一行由泰山下來，繼續東行，經黃（今山東省黃縣東南）、腄（今山東省福山縣東南）、窮成山（今山東省成山角），登芝罘（今山東省芝罘半島），又於芝罘立石“頌秦德”，然後到達琅邪。在琅邪，秦始皇流連達三月之久，又遷“黔首三萬戶琅邪台下，複十二歲”⑩。並在琅邪台刻石，內容為對大一統事業的讚頌，具有開國紀功的意義。刻文據傳為李斯所書，用筆勁秀圓健，結體嚴謹工穩，是秦代小篆的代表作，在書法史上占有重要地位。其辭曰：
維二十八年，皇帝作始。端平法度，萬物之紀。
以明人事，合同父子。聖智仁義，顯白道理。
東撫東土，以省卒士。事已大畢，乃臨於海。
皇帝之功，勤勞本事。上農除末，黔首是富。
普天之下，摶心揖誌。器械一量，同書文字。
日月所照，舟輿所載。皆終其命，莫不得意。
應時動事，是維皇帝。匡飭異俗，陵水經地。
憂恤黔首，朝夕不懈。除疑定法，鹹知所辟。
方伯分職，諸治經易。舉錯必當，莫不如畫。
皇帝之明，臨察四方。尊卑貴賤，不逾次行。
奸邪不容，皆務貞良。細大盡力，莫敢怠荒。
遠邇辟隱，專務肅莊。端直敦忠，事業有常。
皇帝之德，存定四極。誅亂除害，興利致福。
節事以時，諸產繁殖。黔首安寧，不用兵革。
六親相保，終無寇賊。歡欣奉教，盡知法式。
六合之內，皇帝之土。西涉流沙，南盡北戶。
東有東海，北過大夏。人跡所至，無不臣者。
功蓋五帝，澤及牛馬。莫不受德，各安其宇。
這篇刻辭中“六合之內，皇帝之土。西涉流沙，南盡北戶。東有東海，北過大夏。人跡所至，無不臣者”這段話，記錄大秦帝國四周的邊境，具有重要的史料價值。
在琅邪逗留期間，秦始皇還做了幾件非常荒唐的事情。一是輕信了齊國遺民徐福關於“海中有三山，名曰蓬萊、方丈、瀛（yínɡ）州，仙之居之”
的鬼話，派遣徐福率領童男女3000人入海尋找仙人，求取不死之藥。為了等徐福尋仙的消息，秦始皇在琅邪竟然消磨了三個多月的時光。二是在回歸鹹陽途中，有意繞道彭城（今江蘇省徐州），齋戒禱祠，下令千人下泗水尋找和打撈周鼎，結果勞財傷民，一無所獲。三是南下至長江中遊的衡山和南郡時，由於南郡到湘山祠（湖南嶽陽縣西）這一段路是利用長江的水道浮江而行，秦始皇一行恰好在湘山祠附近遭遇大風，影響了渡江。於是秦始皇大怒，聽說湘山有神乃堯之女、舜之妻，就令刑徒三千人“皆伐湘山樹，赭（zhě）其山”，就這還嫌不解氣，又令人放火燒了湘山祠。秦始皇與“神”搏鬥的愚蠢行為，適足以表現其誌得意滿、不可一世、驕橫跋扈的狂妄心理。對著禿山發夠雷霆之後，秦始皇就同他率領的一行人取道漢水流域，經南陽郡至武關而回鹹陽了。