2003年，中央电视台清史纪录片摄制组到易县清西陵采访，得知1980年曾对清光绪帝及隆裕皇后所葬崇陵棺椁(于1938年被盗)进行清理并重新封闭，而光绪及隆裕皇后的头发被移至棺椁外，在清西陵管理处文物库房保存至今。经与北京市公安局法医鉴定中心专家研讨，征得文物部门同意，提取多根光绪帝头发送至中国原子能科学研究院反应堆工程研究室设计所进行测试。
中央电视台清史纪录片摄制组、清西陵文物管理处、中国原子能科学院反应堆工程研究设计所和北京市公安局法医检验鉴定中心四个单位开始共同合作，组成“清光绪帝死因”专题研究课题组，运用最先进的技术，采用最精密的仪器，对光绪遗体的头发、遗骨、衣服以及墓内外环境进行反复的检验和缜密的分析研究。
课题组运用侦查破案的思维方式，根据信息的产生、传递、处理、还原、应用等原理，充分利用“中子活化”、“X射线荧光分析”、“原子荧光光度”、“液相色谱、原子吸收联用”等一系列现代专业技术手段，通过开展综合分析、模拟实验、双向推理、多维论证等多项工作，对西陵保存的光绪头发、衣物、遗骨进行检测和研究。
最初，专家们通过核分析方法测定光绪帝的两小缕头发，初步检验发现头发中的砷含量明显高于正常值，是当代健康人的2000多倍，且高含量截段分布异常。
为验证光绪帝的头发砷含量是否异常，研究人员分别提取了隆裕皇后、一清代草料官及当代人的头发样本分别进行同时代、同环境、同性别发砷测试，结果证实，光绪帝的几处头发截段中最高砷含量不仅远远高于当代人样本，也分别是隆裕皇后的261倍和清代草料官的132倍。
为验证光绪帝头发中的异常砷含量是否因长期服用中药雄黄等而导致慢性砷化物中毒所造成，研究人员又将其与当代慢性砷化物中毒的人发砷进行了对比实验，结果显示，光绪帝的头发上最高含砷量是慢性中毒患者最高含量的66倍，且砷分布曲线与慢性砷化物中毒者的砷分布曲线完全不同。由此证实：光绪帝头发中的高含量砷既属异常现象，又非自身服药引起慢性砷化物中毒而成。而光绪帝头发上的大量砷元素的唯一来源，则是光绪帝的尸体。
研究人员还对提取的光绪帝的遗骨进行了表面附着物的刮取与检测，结果表明，其中两块遗骨(一块肩胛骨和一块脊骨)表面沾染了大量的砷，说明这些砷确实来源于腐败尸体。
随后，研究人员对光绪帝的随葬衣物进行了砷的分布的检验。光绪帝的送检衣物共有五件，其中四件上衣(或外衣)，一条裤子。由于年代已久，五件衣物除龙袍保存状态尚为良好外，其余三件内衣均已严重腐烂。根据尸体腐败对穿着衣物侵蚀由内向外会逐步减轻的一般规律，研究人员依次推定出四件上衣由内到外的穿着顺序。随后依照物质吸附和信息转换还原原理，对接近光绪帝尸体特殊部位的衣物分别取样，进行了砷的分布的检验。