การวิเคราะห์ สำหรับสาเหตุที่พระองค์เสียพระจริตนั้น มีหลักฐานได้อธิบายไว้หลายสาเหตุ สามารถจำแนกได้ดังนี้:
พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวทรงวินิจฉัยว่า เป็นเพราะความสนพระทัยเรื่องเล่นเบี้ยนี้ทำให้พระองค์มัวเมา
กรมหลวงนรินทรเทวี พระน้องนางเธอต่างพระชนนีในพระบาทสมเด็จพระพุทธยอดฟ้าจุฬาโลกทรงยกเหตุให้แก่การประหารชีวิตหัวหน้ากลุ่มญวน-จีนกว่า 53 คน และโปรดให้อพยพชาวญวนไปยังชายขอบพระราชอาณาเขต
พระสังฆราชปาลเลอกัวซ์ ได้ฟังจากชนชั้นสูงของไทยสมัยนั้นว่าพระองค์ทรงได้รับโอสถขนานหนึ่งทำให้พระสติวิปลาส
กรมขุนพิทยลาภพฤฒิธาดา ทรงพระนิพนธ์อธิบายในเชิงจิตวิทยาและแสดงความเห็นใจสมเด็จพระเจ้ากรุงธนบุรี ว่าพระองค์ทรงงานหนักจนทำให้เกิดความเครียด
สาเหตุของการเสียพระจริตนั้น ได้เปลี่ยนแปลงไปตามทัศนะของชนชั้นสูงในยุคสมัยที่แตกต่างกัน แต่ทั้งหมดนี่เป็นเพียงความเชื่อเท่านั้น เพราะแนวคิดในการพิสูจน์ความจริงนั้นได้ถูกละเลย
นิธิ เอียวศรีวงศ์ ได้อธิบายใน การเมืองไทยสมัยพระเจ้ากรุงธนบุรี ว่า สมเด็จพระเจ้ากรุงธนบุรีทรงใช้อำนาจอย่างเด็ดขาด (หรือ “ดุร้าย”) ในสมัยปลายรัชกาลนั้น คงเป็นเพราะพระราชอำนาจที่เสื่อมลง พระองค์ยังเป็นกษัตริย์ที่ทรงประพฤติไม่เหมือนกับพระมหากษัตริย์อยุธยาแต่เดิมอีกด้วย จนสูญเสียความศรัทธาจากกลุ่มขุนนางอยุธยาแต่เดิม จนถูกมองว่าเสียสติ ทั้งนี้ หลักฐานพงศาวดารซึ่งบันทึกอาการวิกลจริตของพระองค์ล้วนถูกเขียนขึ้นภายหลังการสวรรคตของพระองค์ทั้งสิ้น เช่นเดียวกับข่าวการเสียสติของพระองค์ ในขณะที่จดหมายโหรร่วมสมัยได้บันทึกว่า พระองค์ทรงประกอบพระราชกรณียกิจเป็นปกติจนถึงปี พ.ศ. 2324 การเสียสติของพระองค์จึงไม่ปรากฏในหลักฐานร่วมสมัย แต่บางฉบับก็บอกว่าเป็นวันเดียวกัน ซึ่งยังไม่มีใครทราบเป็นที่แน่ชัด
แผนรัฐประหารเริ่มขึ้นเมื่อราว พ.ศ. 2324 ระหว่างการปราบปรามจลาจลในเขมร สมเด็จเจ้าพระยามหากษัตริย์ศึกทราบข่าวความไม่ปกติในกรุงธนบุรี จึงให้พระยาสุริยอภัยผู้หลานมาคอยฟังเหตุการณ์อยู่ที่เมืองนครราชสีมา เวลาเดียวกัน สมเด็จเจ้าพระยามหากษัตริย์ศึกก็ลอบทำสัญญากับแม่ทัพญวน ฝ่ายแม่ทัพญวนก็ให้กองทัพญวน-เขมรนั้นล้อมกองทัพกรมขุนอินทรพิทักษ์ไว้
แรมเดือน 4 พ.ศ. 2325 ขุนแก้ว น้องพระยาสรรค์, นายบุนนาค นายบ้านในเขตกรุงเก่า และขุนสุระ นายทองเลกทองนอก ทั้งสามได้คิดก่อการปฏิวัติขึ้น โดยรวบรวมกำลังพลจำนวนหนึ่งไปสำเร็จโทษสมเด็จพระเจ้ากรุงธนบุรี และถวายราชสมบัติให้แก่สมเด็จเจ้าพระยามหากษัตริย์ศึก ฝ่ายเจ้าเมืองอยุธยา พระอินทรอภัย หนีรอดมาได้ กราบบังคบทูลต่อสมเด็จพระเจ้ากรุงธนบุรี พระองค์จึงให้พระยาสรรค์ขึ้นไปปราบ แต่ภายหลังได้กลายเป็นแม่ทัพยกมาตีกรุงธนบุรี
เมื่อวันที่ 9 มีนาคม พ.ศ. 2325 ทัพพระยาสรรค์ได้เข้าล้อมกำแพงพระนคร รบกับกองทัพซึ่งรักษาเมืองจนถึงเช้า ครั้นรุ่งเช้า สมเด็จพระเจ้ากรุงธนบุรีบัญชาให้หยุดรบ พระยาสรรค์ก็ถวายพระพรให้ผนวช สมเด็จพระเจ้ากรุงธนบุรีก็ทรงออกผนวชเมื่อวันที่ 10 มีนาคม พ.ศ. 2325 วันรุ่งขึ้น พระยาสรรค์ก็ออกว่าราชการชั่วคราว
แต่มาภายหลัง พระยาสรรค์ได้ปล่อยตัวกรมขุนอนุรักษ์สงครามมาช่วยกันรบป้องกันพระนครจากกองทัพพระยาสุริยอภัย ทั้งสองทัพรบกันเมื่อราว 2-3 เมษายน พ.ศ. 2325 พระยาสรรค์และกรมอนุรักษ์สงครามแตกพ่ายไป จนเมื่อถึงวันที่ 6 เมษายน พ.ศ. 2325 สมเด็จเจ้าพระยามหากษัตริย์ศึกก็ยกทัพมาถึงกรุงธนบุรี
ประวัติศาสตร์ที่คลุมเครือกรณีสวรรคตของพระเจ้าตากสินมหาราช สร้างความสับสนให้แก่ประชาชนเป็นอย่างมาก ไม่เพียงแค่นั้น ในปี 2464 ยังมีการค้นพบสุสานของพระเจ้าตากสินฯ ที่อำเภอเฉิงไห่ หรือ เท่งไฮ้ ในสำเนียงจีนแต้จิ๋ว ตั้งอยู่ในจังหวัดแต้จิ๋ว มณฑลกวางตุ้ง ทางตอนใต้ของประเทศจีน ซึ่งเป็นบ้านเกิดของพระบิดาของพระเจ้าตากสิน
สุสานได้รับการบูรณะในปี 2528 โดยป้ายหลุมศพมีการจารึกชื่อ “แต้อ๊วง” แปลว่า พระเจ้าแผ่นดินตระกูลแต้ ซึ่งหมายถึงพระเจ้าตากสิน คนจีนจำนวนมากที่อาศัยอยู่ในบริเวณดังกล่าวรู้จักพระเจ้าตากสินดี และภาคภูมิใจ เพราะพระองค์ทรงเป็นชาวเฉิงไห่ ที่มีความกล้าหาญ เสี่ยงชีวิตกู้ชาติ และได้เป็นพระเจ้ากรุงธนบุรีในที่สุด
หลายคนเชื่อว่า สุสานดังกล่าวไม่ได้บรรจุพระศพของพระเจ้าตากสิน แต่บรรจุฉลองพระองค์ ที่ชาวเฉิงไห่นำกลับไปยังบ้านเกิด หลังจากพระองค์สวรรคต เพื่อแสดงความเคารพในพระมหากรุณาธิคุณ ขณะเดียวกัน ประวัติศาสตร์กระเเสหลักบอกว่า พระองค์ถูกสำเร็จโทษด้วยท่อนจันทน์ เพราะพระสติวิปลาส หรืออาจหนีไปผนวชที่วัดเขาขุนพนม จังหวัดนครศรีธรรมราชจนสวรรคตที่นั่น
อย่างไรก็ตาม ตลอด 230 ปีที่ผ่านมา ยังไม่มีใครยืนยันได้ว่า ตกลงแล้วสุสานที่ค้นพบในเมืองเฉิงไห่ เป็นสุสานฝังพระศพจริง หรือฝังเพียงฉลองพระองค์ของพระเจ้าตากสิน ประกอบกับประวัติศาสตร์การสวรรคตที่เลือนลาง และไม่มีใครต้องการพิสูจน์ ว่าพระเจ้าตากสินสวรรคต เพราะเหตุใดกันแน่