宋太祖死得非常蹊蹺。因為正史中沒有趙匡胤患病的記載，所以他的死因成了曆史上的一宗懸案。《宋史·太祖本紀》的記載極為簡單：“開寶九年冬，帝崩於萬歲殿，年五十。”《宋史·太宗本紀》的記載也同樣隻有一句話：“開寶九年冬十月癸醜，太祖崩，帝遂即皇帝位。”關於這次權力交接的最詳細和最權威的記載是《宋史紀事本末》：
10月19日夜裏，開封城大雪飛揚。趙匡胤派人召晉王趙光義入宮。趙光義入宮後，宋太祖屏退左右，與弟弟酌酒對飲，托付自己的身後事。宮女和宦官們都被趕得遠遠的，不知道兄弟兩人在談些什麽，隻看到房間裏燭影搖晃，趙光義多次離席，像是在躲避什麽。又看到宋太祖手持拄斧戳地，大聲對趙光義喊：“好為之，好為之。”不久，趙匡胤就死了。
然而即便是這個最詳細的記錄，也沒有道明趙匡胤是怎麽死的，趙光義是如何登基的。這些關鍵內容都沒有交代清楚，實在令人費解。這就為野史提供了想象的空間。
後來有個和尚，名叫文瑩，北宋時代的人，他自己修了一部史書，叫《湘山野錄》，裏麵說：宋太祖沒有當皇帝的時候，曾經和一位道士在關河遊玩，這位道士預言趙匡胤當於哪一年當皇帝，之後果然應驗。在即位之後，趙匡胤四處尋訪這位道士，十多年之後終於找到了，趙匡胤對道士說，我找你就想問一件事情，我的壽命還有多久。道士說，隻要某某年的10月19日晚上，天晴，那麽就可以延壽12年。如果不是天晴，就辦理後事吧。到了那一天，晚上果然天晴，星鬥燦爛，趙匡胤心中非常高興。可是不一會兒陰雲密布，天色陡變，冰雹驟然下降，於是急命傳召開封尹趙光義，邀請進入內室。兩人在一起喝酒聊天，但是把所有的宮女和宦官都屏退了，隻遠遠地看見趙光義有時候離開，不知道做什麽。酒喝完了，到了三更時分，大殿外積雪已經幾寸了，太祖扶著柱子，用斧頭敲雪，回頭對太宗說：“好做，好做。”然後解衣而睡，鼾聲如雷。在這個晚上，太宗留宿在宮中，將近五鼓時分，周圍的人什麽都沒有聽到，一看才發現太祖已然駕崩了。太宗接受遺詔，在靈柩前即位，宣布遺詔，大聲慟哭。引導大臣圍著棺木瞻仰，太祖的臉色很好，像剛洗完澡一樣。
《涑水紀聞》則說：太祖去世時已是四鼓。宋皇後叫內侍王繼恩把皇子德芳叫來。王繼恩考慮到太祖早就打算傳位於晉王光義，卻找來了趙光義，進宮後，宋皇後問：“是德芳來了嗎？”王繼恩回答：“晉王來了。”宋皇後看到晉王趙光義在宮中，非常吃驚，對小叔子說：“現在我們母子的性命都托付給你了。”書中用的是“官家”二字，官家一般是政府和皇帝的代稱。這個稱謂出自皇後的口中，象征著宋皇後當時就以皇帝之禮對待趙光義了。趙光義則對嫂子說：“我們共保富貴，嫂子不要害怕。”這就為趙光義提供了不在場的證據。
關於趙光義弑兄的原因，史書上還有另一種說法。《燼餘錄》稱，趙光義很喜愛已歸降的後蜀主孟昶的妃子花蕊夫人費氏。孟昶死後，花蕊夫人被宋太祖趙匡胤納為自己的妃子，而且特別寵愛。趙匡胤因病臥床，深更半夜時趙光義膽大妄為，以為宋太祖已熟睡，便趁機調戲花蕊夫人，可沒想到太祖驚醒，要用玉斧砍他，等到皇後趕到之時，趙匡胤已經隻剩一口氣了。趙光義趁機逃回自己的王府，第二天太祖趙匡胤就升天了。由此可知，趙光義趁夜黑無人，趙匡胤昏睡不醒的時候調戲他覬覦已久的花蕊夫人，誰知趙匡胤突然醒來發覺了，也許是他盛怒之下欲砍趙光義，可是因為病體虛弱，體力不足，未砍中趙光義。趙光義覺得自己隻有死路一條，不管用何種方式都不能取得其兄的原諒與寬恕了，預料到自己將會死得很慘，於是一狠心便殺死了自己的同胞兄長，然後慌忙逃回府中。
趙匡胤這個事件由於沒有第三人在場，因此一直以來都有趙光義弑兄登基的傳說，但是無法證實，也便成了千古疑案。即使是最厲害的史學大師，也無法給人一個最信服的解釋。
如今，趙匡胤的死亡，儼然成為了一個千古之謎。
我們唯一知道的是，當天晚上，趙匡胤離奇逝世，他的弟弟繼承了皇位，僅此而已。