秦始皇统一中国以后，曾三次大规模巡视山东沿海地区，三次均经过徐福故里——秦齐郡黄县(今山东省龙口市)。秦始皇东巡的目的，除向全国“以示强威，服海内”，宣扬他统一四海的功德，巩固中央集权外;主要是为了寻找三神山，求取长生不老药，借助药物使自己永年不死，以永远统治中国。
秦始皇第一次东巡山东，是在公元前219年(秦始皇二十八年)。这一次，秦始皇在泰山举行完封禅大典后，率领群臣经历下(今山东省济南市)和齐故都临淄(今山东省淄博市临淄区)，沿着渤海南岸东赴黄县(今山东省龙口市)。在黄县停留期间，秦始皇召见了徐福。徐福奉命陪同秦始皇登莱山，祭月神。秦始皇一行人离开黄县之后，经县(今山东省烟台市福山区)到达山东半岛最东端的成山头(今山东省荣成市境内)。在返回的路上，秦始皇等人登上了芝罘岛(今山东省烟台市芝罘区境内);然后南行前往琅琊郡，并在那里住了三个月。就在秦始皇畅游琅琊的时候，徐福等人上书说渤海中有三神山，名叫蓬莱、方丈、瀛洲。山上宫中住着许多仙人，还珍藏着一种人吃了可以长生不老的奇药，他愿求取献给始皇帝。秦始皇正盼望着能吃上长生不老药，于是很高兴地批准了徐福的请求，命他带着许多金银财宝入海求取仙药。据说徐福第一次出海求仙，因风大浪急失败而归。他回来对秦始皇说：“臣在海中遇到海神，告知他来此求取延年益寿药，海神嫌礼薄，只准参观不许取药。
臣在蓬莱山见到灵芝生成的宫阙，宫中住着许多仙人，个个健康长寿，光彩照人;于是臣再拜道，‘用什么样的礼品来献才能得到仙药?’海神说：‘以美好童男童女和各种工匠用具做为献礼，就可以得到仙药了’。”秦始皇听后，遂命徐福征发童男女、工匠用具往求仙药。
秦始皇第二次东巡山东，是在公元前218年(秦始皇二十九年)的春天。这一次，距上次东巡时间不到一年。秦始皇虽然在途中遭到韩国贵族张良派遣的刺客的伏击，但他仍按计划经黄县直赴芝罘，然后再次住进琅琊行宫。这次因徐福入海求仙未归，秦始皇没有拿到长生不老药，最后只好先返回咸阳。
秦始皇第三次东巡山东，是在公元前210年(秦始皇三十七年)。这次巡行的路线是由南向北，最后到达琅琊行宫。这时，徐福闻讯秦始皇驾临琅琊，急忙从家乡赶来面见秦始皇。徐福从第一次入海求仙到现在已有十年时间，耗资巨大，始终没有求得仙药。为了逃避惩罚，他只好向秦始皇说，长生不老药本来可在蓬莱仙山求得，只是水神派大蛟鱼守护无法近前取药，请皇帝增派一些射箭能手同去。
秦始皇求药心切，当即批准了徐福的请求，命他选拔童男女、各种工匠、弓箭手等入海求取仙药。秦始皇为了给徐福求仙扫清道路，他一面派人带着捕鱼工具入海捕捉大蛟鱼，一面自己带上连发的弓弩准备与大蛟鱼搏斗。秦始皇一行乘船从琅琊港出发，经荣成成山头前往芝罘。一路上没有什么发现，直到临近芝罘才看见一条大鱼。
秦始皇将大鱼射杀以后，西航至黄县北海岸的黄河营港。在此作短暂停留后，秦始皇等人乘船继续西行，至莱州湾西岸的厌次县(今山东省阳信县东南处)上岸。
在返回咸阳的路上，秦始皇病死于沙丘平台(今河北省平乡县境内)，年仅五十三岁就离开人间，至死也没吃上长生不老药。徐福送走秦始皇以后，带领着童男女和五谷百工入海求仙，随之，东渡日本。