所《史記》記載：“始皇初繼位，穿治酈山，及並天下，天下徒送詣七十萬人，穿三泉，下銅而致槨，宮觀百官奇器珍怪徙臧滿之。令匠作機弩矢有所穿近者輒射之。以水銀為百川江河大海，機相灌輸，上具天文，下具地理。以人魚膏為燭，度不滅者久之。”
對秦始皇陵園第一次全麵的考古勘察始於1962年，考古人員繪製出了陵園第一張平麵布局圖經探測，陵園範圍有56.25平方公裏，相當於近78個故地宮是放置棺槨和隨葬器物的地方，為秦皇陵建築的核心。有關秦陵地宮位置問題，曆來眾說紛紜。史料《漢舊儀》一書中有一段關於秦始皇陵地宮深度的介紹：公元前210年，丞相李斯向秦始皇報告稱其帶了72萬人修築驪山陵墓，已經挖得很深了，好像到了地底一樣。
起考古界轟動。墓室約一個足球場大秦始皇聽後下令“再旁行三百丈乃至”。“旁行三百丈”一說讓秦陵地宮位置更是撲朔迷離。民間曾傳說秦陵地宮在驪山裏，驪山和秦陵之間還有一條地下信道，每到陰天下雨的時候，地下信道裏就過“陰兵”，人歡馬叫，非常熱鬧。據悉，考古學家根據這個傳說曾作過很多考察，但卻一直找不到這個傳說中的地下信道。
考古學家們用遙感和物探的方法分別進行了探測發現其實地宮就在封土堆下。據專家介紹規模宏大的地宮位於封土堆頂台及其周圍以下距離地平麵35米深，東西長170米，南北寬145米，主體和墓室均呈矩形狀。墓室位於地宮中央，高15米，大小相當於一個標準足球場。
中煤航測遙感局遙感應用研究院環境所工程師周小虎講了一個有趣的現象在嚴寒的冬季秦始皇陵區氣溫降至零下12攝氏度，封土堆上的石榴樹正常開花結果，而在封土堆南牆外的石榴樹卻凍害嚴重，不能正常開花結果差別特別明顯。“牆外的土壤未經擾動而封土堆土壤的結構和含水量則已發生改變又因為牆內地下存有地宮才使得土壤相對溫度較高從而造成植物長勢的差異。”周小虎解釋說。研究人員發現在封土堆下墓室周圍存在著一圈很厚的細夯土牆，即所謂的宮牆。經驗證宮牆東西長約168米，南北141米，南牆寬16米，北牆寬22米。專家介紹說，在修建宮牆的施工中，為了檢測用泥土夯實的宮牆是否堅硬，施工人員會站在遠處用弓箭射牆，若箭能插進牆體，修好的宮牆必須推倒重建。宮牆都是用多層細土夯實而成，每層大約有5~6厘米厚相當精致和堅固。
超出人們預想的是，宮牆頂麵甚至高出了當時秦代的地麵很多，向下直至現封土下33米，整個牆的高度約30米，非常壯觀！
在土牆內側，研究人員又發現了一道石質宮牆。根據探測，發現墓室內沒有進水，而且整個墓室也沒有坍塌。關中地區曆史上曾遭受過8級以上的大地震而秦始皇陵墓室卻完好無損，這與宮牆的堅固程度密切相關！除了宮牆，研究人員發現在秦陵周地下存在規模巨大的阻排水渠。研究人員發現的阻排水渠其實是堵牆，底部由厚達17米的防水性強的清膏泥夯成，上部由84米寬的黃土夯成，規模之大讓人難以想像。
排水渠設計相當巧妙。秦始皇陵園地勢東南高西北低，落差達85米，而阻排水渠正好擋住了地下水由高向低滲透有效保護了墓室不遭水浸。《史記》中記載的“穿三泉”中，“三”其實是個概數其實應該是指在施工中遇到了水淹，所以才修建丁阻排水渠。
據《史記·秦始皇本紀》記載，地宮內“以水銀為百川江河大海”。中國地質調查研究院研究員劉士毅介紹，通過物探證明地宮內的確存在著明顯的汞異常，而且汞分布為東南、西南強，東北、西北弱。如果以水銀的分布代表江海的話’這正好與中國渤海、黃海的分布位置相符。秦始皇曾親自到過渤海灣，所以他很可能把渤海勾畫進自己的地宮。如果這被證實說明秦代對中國地理就有了調查和研究，也是個新發現。
秦始皇以水銀為江河大海的目的，不單是營造恢宏的自然景觀，在地宮中彌漫的汞氣體還可使人葬的屍體和隨葬品保持長久不腐爛。而且汞是劇毒物質大量吸入可導致死亡，因此地宮中的水銀還可毒死盜墓者。物探同時還發現地宮中有石質墓室的存在但隻有東西兩墓道。不久前，研究人員在封土東邊發現了5條墓道封土西邊北邊也各找到1條。根據物探探測結果，除了東、西各一條墓道外其餘則是一些陪葬坑。從商周到漢代，帝王的墓道通常都為4條，分別貫穿東南西北4個方向，這是尊貴身份和地位的象征而普通官員和百姓的墓道為一條或兩條。按常理秦始皇的墓室也應為4條，但目前卻僅僅發現了東、西兩條墓道。這一發現引起專家的極大關注。
“意料之外其實也是意料之中，秦始皇本來就是個怪人！”考古專家段清波說，“秦始皇在位期間所做的事情多超乎常人的想像統一中國，統一貨幣，建造近60平方公裏的陵園和龐大的兵馬俑陪葬坑……秦始皇腦子裏在想些什麼，誰都說不清楚。這位生前驕橫跋扈、性情不定的始皇帝，死後留下的陵墓必然會撲朔迷離。”
阿房宮消失之謎