含砷化合物如砒霜等具有剧毒，如用其投毒可以引起急性砷中毒，具体表现为咽喉、食管烧灼感、恶心、呕吐、腹痛、腹泻、“米泔”样粪便（有时带血）、可致失水和循环衰竭、肾前性肾功能不全等。有头痛、头昏、乏力，口周围麻木、全身酸痛。重症患者烦躁不安、谵妄、妄想、四肢肌肉痉挛，意识模糊以至昏迷、呼吸中枢麻痹死亡。急性中毒后3日至3周出现迟发性多发性周围神经炎；表现为肌肉疼痛、四肢麻木、针刺样感觉异常、上下肢无力，症状有肢体远端相近端呈对称性发展，以后感觉减退或消失，重症患者有垂足、垂腕，伴肌肉萎缩，跟腱反射消失。
但据清宫医案记载，光绪皇帝去世前，却主要是腰痛症状，以及小便不利等肾功能衰竭的表现，也就是尿毒症的表现。而且，光绪皇帝为人谨慎，对自己的病情十分关心，连药物的产地都要询问，同时又有诸多太医在场，故被外人下毒的可能性很小。
更为重要的是，在清宫医案中对于光绪临时前2年的病情均有详细记载，病情的发展细致可见，可以看出其发病一步一步进展，最终走向死亡。其病情发展和死亡，与慈禧的病情发展无关，根据清宫医案的记载，即使慈禧早死，光绪皇帝的病情也无法支持其上朝。因为早在数月前，光绪的腰痛就已经非常严重而影响行动了。而慈禧等应该对此很了解，完全没必要对光绪下手。
不是被人投毒，那么光绪皇帝的头发里为何会有砷呢？主要可能是因为其肾功能衰竭所致。因为砷进入人体后，主要通过肾脏排泄，差不多90%的砷要通过砷排泄。如果人体肾功能不好，砷就可能在体内堆积而进入头发。而光绪皇帝早就有肾病，一直腰痛和小便有问题，故可能影响其排泄砷。
同时，太医并不了解肾病与砷排泄的问题，故仍然让其正常饮食和使用含砷的中药。例如，在光绪34年的7月30日，也就是光绪皇帝死前3个月，还在服用太医陈秉钧开的含雄黄的中药，此后也多次服用含有较多砷的贝壳类药材。肾功能不全加上服用含砷饮食及药物，就可能导致砷在头发中的积蓄。
当然，这些只是后人的推测，可能与实际不完全相同。但是，结合清宫医案的记录来看，光绪皇帝应该死于肾功能不全，即使没人下毒，以当时的医学水平来看，光绪皇帝也是时日无多的。
所以，肾功能不全可能是光绪皇帝的死因，也是其头发含砷的主要原因。