赵匡胤于公元960年发动陈桥兵变，黄袍加身，做了17年皇帝，到公元976年便撒手归西了，正史中没有他死亡的明确记载，《宋史·太祖本纪》中的有关记载也只有简单的两句话：“帝崩于万岁殿，年五十。”“受命杜太后，传位太宗。”因此他的死一直是一个不解之谜，为历史留下了又一桩悬案。
司马光的《湘山野录》中记载，开宝九年十月，那天天气极为寒冷，宋太祖赵匡胤急唤他的弟弟晋王赵光义进入寝宫，宋太祖斥退旁人，只留下他们两人自酌自饮。酒过三巡，已是夜深了，他见晋王赵光义总是躲在后边，极其害怕，自有几分得意。见殿前雪厚几寸，便用玉斧刺雪，还不时对他弟弟说：“太容易了，真是太容易了。”当夜赵光义依照没走，留宿于禁宫。第二天天快亮时，禁宫里传出宋太祖赵匡胤已经死了的消息。赵光义按遗诏，于灵柩前即皇帝位。
历史上所谓“烛光斧影”的疑案就指此事。有人认为“烛光斧影”也许不是疑案，只是晋王赵光义戕兄夺位的借口。宋太祖安排后事是宋朝的国家大事，不可能只召其弟单独入宫，并且赵光义又在喝酒时退避。用玉斧刺雪，这正是赵匡胤与赵光义进行过争斗的状态，晋王一狠心杀死宋太祖。要是不这样写，这段史料也许会被封杀。
不过，关于光义弑兄的原因，史书上另有一种说法。《烬余录》称，赵光义很喜爱已归降的后蜀主孟昶的妃子花蕊夫人费氏。孟昶死后，花蕊夫人被宋太祖赵匡胤纳为自己的妃子，而且特别宠爱。赵匡胤因病卧床，深更半夜时赵光义胆大妄为，以为宋太祖已熟睡，便趁机调戏花蕊夫人，可没想到太祖惊醒，要用玉斧砍他，等到皇后、太子赶到之时，赵匡胤已经只剩一口气了。赵光义趁机逃回自己的王府，第二天太祖赵匡胤就升天了。
由此可知，赵光义趁夜黑无人，赵匡胤昏睡不醒的时候调戏他觊觎已久的花蕊夫人，谁知赵匡胤突然醒来发觉了，也许是他盛怒之下欲砍赵光义，可是因为病体虚弱，体力不足，未砍中赵光义。
赵光义觉得自己只有死路一条，不管用何种方式都不能取得其兄的原谅与宽恕了，预料到自己将会死得很惨，于是一狠心便杀死了自己的同胞兄弟，然后慌忙逃回府中。宋太祖赵匡胤是病怒交加而死，还是他弟弟杀死的呢，谁也不知其详。不过十分清楚的是，赵匡胤之死与其弟赵光义当夜在皇宫内院的行为有一定的关系。
对于这个疑案，也有一些人为赵光义开脱罪责，司马光的《涑水纪闻》记道：“太祖初晏驾，时已四鼓，孝章宋后使内侍都知王继隆召秦王德芳;继隆以太祖传位晋王之志素定，乃不召德芳，径趋开封府召晋王。见医官贾德玄坐于府门……乃告以故，叩门与之俱入见王，且召之。王大惊，犹豫不敢行，曰：‘吾当与家人议之。’入久不出。继隆促之曰：‘事久，将为他人有。’遂与王雪下步行至宫门，呼而入……俱进至寝殿。宋后闻继隆至，曰：‘德芳来耶?’继隆曰：‘晋王至矣。’后见王愕然，遽呼官家曰：‘吾母子之命，皆托于官家。’
王泣曰：‘共保富贵，无忧也。’”从这一记载来看，宋太祖赵匡胤过世时，他弟弟赵光义并不知晓，也没在宫中呆过，似乎可以洗去“烛影斧声”的嫌疑了。
但是，自从赵光义继帝位后，赵匡胤的长子德昭于公元979年被迫自杀，次子德芳又于公元981年无故而死来看，宋太宗赵光义还是摆脱不了“烛光斧影”、“戕兄夺位”的嫌疑。