在清宮醫案中，既有當年御醫為光緒診病用藥的原始病歷，也有光緒本人口述或親書病史病狀的「病原」，尤其是光緒臨死前半年的「脈案」保存得相當完整。這些珍貴的原始記錄，應是解開光緒生前病狀及其死因的重要而可靠的直接依據。根據這些珍貴的診病原始記錄，中國第一歷史檔案館清史檔案專家會同中國中醫研究院醫學專家，對光緒病案進行了深入系統的研究。他們的研究成果對揭開光緒的死因提供了真實可靠的依據。
光緒之所以會在壯年夭亡，首先，這與他一貫體質積弱，自幼失於調養有關。從光緒早年的醫案及其自述的「病原」得知，他自幼體弱多病，且有長期遺精病史。光緒三十七歲時，在親書的「病原」中說：遺精已經將近二十年，前幾年每月遺精十幾次，近幾年每月二三次，經常是無夢不舉就自行遺洩，冬天較為嚴重。腰腿肩背經常感覺酸沉，稍遇風寒必定頭疼，耳鳴現象也近十年。可見，光緒體質一直不好。另據光緒十年、十二年(1884、1886年)的脈案，知其經常患感冒及脾胃病，湯藥、丸藥很少有不用的時候。這時光緒年僅十五六歲，即已弱不禁風，失去抵抗病菌之力而多災多難。這些檔案記載與民間的傳聞以及一些文獻中所記述的情景頗為相似。
其次，成年以後的光緒，體質雖未見好轉，遺精及腰背酸沉等病仍在繼續。但從醫案記錄來看，在光緒十五年至二十四年之間，其診病吃藥的次數卻相對有所減少，到光緒二十四年末及二十五年以後他的病情卻突然加重，體質直線下降。據當時醫案記載，其病狀紛紜，甚為複雜。如光緒二十五年(1899)正月初八日的醫案是這樣記載的：朱焜、門定鰲、莊守和、張仲元請得皇上脈息左寸關沉滑稍數，人迎見浮，右寸關沉滑而數，兩尺細弱，沉取尤甚。頭痛惡寒，身肢酸痛。面色青黃而滯。……頭覺眩暈，坐久則痛。左邊頰頤發木，耳後項筋酸疼。顎間偏左粟泡嗆破，漱口時或帶血絲，咽喉覺擋，左邊似欲起泡，右邊微疼。……舌苔中灰邊黃。左牙疼痛較甚，唇焦起皮，口渴思飲，喉癢嗆刻，氣不舒暢，心煩而悸，不耐事擾，時作太息。目中白睛紅絲未淨，視物瞇朦，左眼尤甚，眼泡時覺發脹。耳內覺聾，時作烘聲。胸中發堵，呼吸言語丹田氣覺不足，胸中窄狹，小腹時見氣厥，下部覺空，推揉按摩稍覺舒暢，氣短懶言。兩肩墜痛。夜寐少眠，醒後筋脈覺僵，難以轉側。夢聞金聲偶或滑精，……心中無因自覺發笑。進膳不香，消化不快。……下部潮濕寒涼。大便燥結。小水頻數時或艱澀不利等症。本由稟賦素弱，心脾久虛，肝陰不足，虛火上浮，腠理不密，感受風寒使然。今僅暫用疏風寒之中，仍寓養心扶脾潤肺生津滋養肝腎之劑。尚宜節勞靜養調理。所開出的藥方是：防風二錢，川芎一錢五分，薄荷八分，羌活一錢五分，雲茯神苓各二錢，元參三錢，干地黃三錢，霜桑葉二錢，花粉二錢，桔梗二錢，乾草八分，建曲二錢，引用甘菊二錢，生薑三斤。此日脈案可謂詳盡，而自此以後二三年脈案，大都與此相近，且病情逐漸加劇。到光緒二十六年(1900)，光緒皇帝的疾病不斷惡化，從未好轉，從脈案中的記載，可以看出其病已入五臟，氣血雙虧，病情日趨嚴重。
到了光緒三十四年春，也就是光緒臨終前半年，其病勢已十分嚴重，宮中御醫已均無良方可施，眼看光緒就要不行了，清廷這才急忙徵召江蘇名醫陳秉鈞、曹元恆來京入宮診視。緊接著又向直隸、兩江、湖廣、山東、河南、山西等督撫發出電旨：入春以來，皇上欠安。在京各醫，診治無效。希各處精選名醫，迅速來京，恭候傳診。各省接此電旨，很快就保舉呂用賓、周景濤、杜仲駿、施煥、張鵬年等名醫來京。並分別緻電直隸、四川、雲南、貴州等省督撫，告知速送川續斷、蘇芡實、北沙參、苡米、廣陳皮、桑寄生、杭白菊、茯苓、甘枸杞等御用上品藥材。可為時已晚。此後，主要由以上諸人為光緒診脈開方，如光緒三十四年(1908)三月初九日，江蘇名醫曹元恆在醫案中寫道：皇上肝腎陰虛，脾陽不足，氣血虧損，病勢十分嚴重，在治療上不論是寒涼藥還是溫燥藥都不能用，處於無藥可對症的嚴重病狀。只得開些平安藥：鱉甲心三錢，水灸;新會皮七分、雲茯苓三錢、飛辰砂三分、拌;石決明四錢，鹽水鍛;鹽半夏一錢五分、粉羆榭三錢、杭菊瓣一錢、炒谷芽四錢，水煎服。五月初十日(6月8日)，陳秉鈞更在「脈案」上寫有「調理多時，全無寸效」之語，光緒的病狀更加複雜多變，臟腑功能已經全部失調，死亡只是早一天晚一天的事了。
光緒本人對自己病情日益加重也十分著急，在他親述的病原中，一再指責御醫們無能。光緒三十四年(1908)五月二十六日，他因自己的病雖「屢易方藥，仍屬加重」而斥責御醫們：「病勢遷延，服藥總覺無效，且一症未平，一症又起。」七月十七日，他責備御醫：「服藥非但無功，而且轉增，實系藥與病兩不相合，所以誤事！」八月初七日，他更申斥御醫是：「每次看脈，忽忽頃刻之間，豈能將病詳細推敲？不過敷衍了事而已。素號名醫，何能如此草率！」等等。這些斥責嚴詞，在他的病原中經常出現，反映了他焦躁絕望的心情。
關於光緒在死前數月其病就已無望的問題，還可以從當時的江蘇名醫杜仲駿所寫的《德宗請脈記》一書中得到印證。杜仲駿是在光緒三十四年七月以後被徵召到京專為光緒帝治病的。他在七月十六日第一次入診後，立即對吏部尚書陸潤癢說：「我此次進京，滿以為能夠治好皇上的病，博得微名。今天看來，徒勞無益。不求有功，只求不出差錯。」這些說明，這些名醫此時對光緒的疾病已是無能為力，只有敷衍了。
從光緒臨終前的病情看，十月中旬，光緒的病情進入危急階段，十月十七日，周景濤、呂用賓、杜鍾駿等為光緒診得的脈象為：左寸關弦數，右細數，兩尺略緩。所有腰痛腿酸等症，綿綿日久不愈，以致步行艱難，肢體倦軟。現在咳嗽氣逆發喘，日甚一日，夜寐每為咳嗽所擾，竟不成寐。飲食不易消化，種種病情，皆虛損見象。根據此病案，可以看出，光緒之病，除原有症狀外，咳嗽氣逆發喘尤為突出，並影響了睡眠，以致夜不成寐，則更導致其他症狀的加劇。他已出現肺部的炎症及心肺衰竭的臨床症狀。光緒皇帝已是極度虛弱，元氣大傷，處於病危狀態。杜鍾駿私下對朝臣說：「此病不出四日，必有危險。」
十九日，光緒的病像已呈現：胸悶氣短，咳嗽不斷，大便不通，清氣不生，濁氣下降，全身疲倦乏力。此時，御醫們一致「甚感棘手」，僅開些調攝之方：地骨皮二錢，乾草水泡，肥知母一錢五分、淮牛膝一錢五分、苦杏仁二錢、去皮尖、霜桑葉一錢五分、炒積轂六分、川貝母三錢去心、枇杷葉一錢五分去皮灸、雲茯苓二錢、桑白皮一錢五分。引用荸薺汁、蘿蔔汁各半酒杯，兌服。此時，死亡已向光緒靠近。
二十日，光緒已是：眼皮微睜，流著口水的嘴角在輕輕顫抖。當天夜裡，光緒開始進入彌留狀態，肢體發冷，白眼上翻，牙關緊閉，進入昏迷狀態。到了二十一日的中午，脈博似有似無，眼睛直視，張嘴倒氣。拖到傍晚，終於六脈斷絕，光緒懷著一肚子的怨恨與世長辭了。
根據翔實的清宮醫案，專家認為：追究光緒的死因，是屬於虛癆之病日久，五臟俱病，六腑皆損，陰陽兩虛，氣血雙虧，終以陽散陰固，出現陰陽離決而死亡。從現代醫學來分析，則主要是肺結核、肝臟、心臟及風濕等長期慢性消耗性疾病，導致了抵抗力下降，出現了多系統的疾病。其直接的死亡原因，可能是心肺功能的慢性衰竭，合併急*染所造成。從光緒親述病原及其脈案所載的病因病狀及死狀來分析，他自病重至臨終之時，其症狀演變屬於進行性的一步步加劇惡化，並沒有特別異常症狀出現，既無中毒或其他傷害性的徵象，也沒有突然性暴亡的跡象，應該屬於正常病死。