作为宋代开国之君，赵匡胤闪电式的“黄袍加身”夺取皇位牙。一夜之间忽然驾崩都是民间百姓和历史学家乐于言及的话题。尤其是他的死亡在历史上留下了“烛光斧影”的谜案。从古到今，民间和一些史学家都认为他是非正常死亡，是被他的弟弟赵光义所杀，然而也有不少学者认为他属正常死亡，并非他人所杀。
赵匡胤于960年发动陈桥兵变，黄袍加身，做了17年皇帝到976年便猝然离世了，正史中又没有他患病的明确记载，野史中的记载又其说不一，他的死因一直搞不清楚，为历史留下了又一桩悬案。
《湘山野录》中说：开宝九年十月，一个阴云密布，雪雹骤降的夜晚，宋太祖赵匡胤急召他的弟弟晋王赵光义，赵光义一个人进入寝宫，两人酌酒对饮，皇宫官员都不准在旁，只是见到烛影下晋王时而避席，一幅胆怯的样子。喝完酒已是深更半夜了，殿前的雪也积了有几寸，赵匡胤用玉斧刺雪，同时对赵光义说：“好做，好做。”当夜赵光义留宿禁宫。第二天天快亮时，宋太祖赵匡胤已经死了。赵光义受遗诏，于灵柩前继帝位。这就是历史上所谓“烛光斧影”的疑案。有人认为：“烛光斧影”并不是疑案，而是晋王赵光义戕兄夺位的饰词。赵匡胤嘱托后事是宋朝的国家大事，不可能只召其弟一个人入宫，况且赵光义又在席间退避，赵匡胤用玉斧刺雪，这正是赵匡胤在被害前格斗的状态，如果不这样写，这段史料又怎能流传呢？
《烬余录》说：赵光义极为赞赏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，并深加宠爱。赵匡胤因病卧床，半夜时赵光义叫他，见他不答应，便乘机调戏花蕊夫人，但太祖惊醒，用玉斧砍地，皇后、太子赶到的时候，赵匡胤已经气息奄奄，赵光义慌忙逃回自己的王府，第二天太祖赵匡胤就死了。从这个记载来看，赵光义乘夜半更深，赵匡胤昏睡不醒的时候调戏他垂涎已久的花蕊夫人，但被赵匡胤醒来发觉了，可能是他盛怒之下欲砍赵光义，但由于病体虚弱，力不从心，未中赵光义而砍了地。赵光义觉得自己无论怎样解释，都不能取得其兄的原谅与宽恕了，他预料到等待自己的将是一场灾难，于是一不做二不休，杀死了自己的同胞手足，然后逃回府中。赵光义调戏太祖宠妃是可能的，他非常好渔猎女色，曾霸占李煜后妃与北汉嫔妃，又多次抢占民女。赵匡胤是病怒交加而死，还是被赵光义所害，尚难下定语。不过十分明显的是，赵匡胤之死与其弟赵光义当时在宫中的所作所为有一定的关系。
《涑水纪闻》说：宋太祖赵匡胤临终时，他的皇后派内官王继隆去召长子赵德昭进宫，但王继隆认为赵匡胤在世时一直有传位给晋王赵光义之意，于是自作主张，不去召赵德昭，却直接去召赵光义。赵光义闻讯后，大惊，犹豫不敢去，王继隆催促说：耽误了时间，帝位就属于别人的了。于是赵光义才随王继隆入宫。皇后一见来的不是自己的长子德昭却是晋王赵光义，愕然不知所措，只好说：我母子的性命都托官家了。赵光义也哭着说：共保富贵，不要忧伤。若从这一记载来看，宋太祖赵匡胤死时，其弟赵光义并不知晓，也不在宫中，似乎可以洗去“烛光斧影”的嫌疑了。
至于具体什么原因赵光义要对其兄行杀，有的学者认为是家族内部权力的争夺。有人认为赵匡胤因忽视了对赵光义的注意和防范，导致赵光义势力和野心的膨胀，而且兄弟两人在一系列大政方针上也有一定的分歧，如对待契丹，赵匡胤主张赎买，赵光义则立主讨伐；在定都上，赵匡胤主张迁都洛阳，赵光义则反对迁都，最后导致铤而走险。
但是也有人认为赵光义并非丧心病狂之人，兄弟之间也手足情笃，怎么能蒙上杀兄的罪名、让后人唾骂呢？因此不可能有谋杀之事。
另外日本学者荒木敏一认为，赵匡胤很爱喝酒，可能是得了高血压脑溢血之类的急病，抢救不及而死。刘洪涛则认为，赵匡胤之死与家族遗传病有关。第一代赵匡胤兄弟五人，善终者只有赵光义一个人，其余不是早亡就是暴卒；第二代太祖四子中，忧死和早亡各占一半，太宗九子得尽天年的只有天俨一个人，其余不是夭亡便是壮年病死。赵氏一、二代共二十八人，其中夭亡四人，一人年龄不详，其余二十三人平均年龄约四十一岁，比宋代上流社会平均年龄六十二岁小得多，所以刘洪涛得出结论，他是由于躁狂忧郁病愈后，又患了脑动脉破裂（脑溢血）症。
对于赵匡胤究竟是被害而死，还是患病而亡，正史没有记载，野史又说法不一，后人也很难说清了。所以提到赵匡胤之死时，往往只说不明不白而死。不过如从赵光义继帝位后，赵匡胤的长子德昭于979年被逼自杀，次子德芳又于981年无故而亡来看，宋太祖赵光义还是逃脱不了“烛光斧影”、“戕兄夺位”的嫌疑。