文天祥听说宋帝赵昺即位，上表自劾兵败江西之罪，请求入朝，但不允许，只加封文天祥为少保、信国公。文天祥只得与部将邹沨、刘子俊、杜浒等在潮阳集结。
元朝廷以张弘范为都元帅，李恒为副，率领水军和骑兵，准备消灭最后的残余宋军，文天祥则首当其冲。当时有个土匪陈懿，跟文天祥有仇，便主动充当元军的向导，引领张弘范军到潮阳。文天祥兵少，无力与元军争锋，便率军退出潮阳，转到海丰五坡岭一带。张弘范派军紧追不舍，元军先锋张弘正追到时，文天祥与部将邹沨、刘子俊、杜浒等人正在吃饭，仓促之间来不及应战，便被俘虏。邹沨自杀。文天祥吞脑子（药名，多吃能致死）自杀，却没有死。刘子俊自称是文天祥，与文天祥争着承认。元兵判断出真伪后，将刘子俊放在锅里煮死。杜浒忧愤不食，不久也死去。文天祥则被押到潮阳见张弘范。左右喝令他下跪，文天祥始终不屈。张弘范很仰慕文天祥的人品，亲自为其解开绳缚，以宾客之礼相待。文天祥坚决求死，张弘范不许，将他押在船中。
祥兴二年（1279年）正月，张弘范得知宋军主力在崖山，于是发水军大举进攻。决战前，张弘范要文天祥写信给张世杰劝降，文天祥说：“我不能保护父母，难道还能教别人背叛父母吗？”张弘范不听，一再强迫文天祥写信。文天祥于是将自己前些日子所写的《过零丁洋》一诗抄录给张弘范。诗的最后两句是“人生自古谁无死，留取丹心照汗青”。张弘范见文天祥忠贞不屈，只好不再强迫。张弘范又发现元军中有个姓韩的军官是张世杰的外甥，于是连续三次派他去招降，张世杰不为所动，说：“我知道投降就有富贵，但义不可移！”张弘范又派人到崖山对士民们说：“你们陈丞相（陈宜中）已逃走，文丞相被俘虏，你们还要想怎样呢？”但士民中也没有背叛的。劝降不成，一场大战不可避免。
其实，此时元军只有数万人，且不习水战，而南宋小朝廷有军民二十万人，尚可背水一战。有人向张世杰提出：“海口之地，至关重要，倘若元军以水师扼守海口，则宋军不能进退。不如派兵防守，若能侥幸取胜，即是国家的福气；不胜，还可撤走。”但张世杰担心大军调动会导致士卒离散，再也无力抗战，于是主动放弃对崖门入海口的控制，而是将千余艘战船背山面海，结成一字长阵，中间用大绳连接，联舟为垒，四面围起楼栅，结成水寨方阵。又将行宫焚掉，赵昺也迁到海上，御船居于方阵之中，打算就此死守。
张世杰此举有两大失误，一是放弃了对入海口的控制权，相当于把主动权交给了对方；二是把千余战船用大索结成水寨，丧失了机动性。不久，张弘范果然派水师占领海口，断绝了宋军打柴取水的生命线。宋军没有淡水，吃了十多天干粮，渴得不得了只好喝海水，呕吐不止，士卒疲乏无力，战斗力锐减。
正月底，元军大批战船陆续到达。元将李恒也从广州领兵赶到。
二月初六早晨，暴风雨交加，元军突然发起猛攻。双方都知道这是最后的决战，因此战斗异常激烈，双方均是短兵相接，展开肉搏。元将李恒指挥水军利用早晨退潮、海水南流的时机，渡过平时战舰难以渡过的浅水，从北面对宋军发动了一场突袭。到中午，北面的宋军已被元军击溃。南面的元军又在张弘范的指挥下，利用中午涨潮、海水北流的时机，向宋军发动了另一次进攻。宋军南北受敌，士兵又身心疲惫，无力战斗，全线溃败。宋军将领翟国秀、凌震等解甲降元，张世杰、苏刘义从黎明坚持到黄昏，自知无望，斩断船索，率十六只战船拥杨太妃突围出去。
而赵昺的御船由于过于庞大，被外围的船只阻隔在中间，无法突围，张世杰不得不派小舟前去接应。当时天色已晚，风雨昏雾四起，咫尺不能相辨，陆秀夫唯恐小船为元军假冒，断然拒绝来人将赵昺接走。张世杰无奈，只得率战舰护卫着杨太后杀出崖门。
宋军败局已定，陆秀夫见大势已去，先逼迫自己的妻子儿子跳海自杀，然后对赵昺说：“国事至此，陛下当为国捐躯。德祐皇帝（指宋恭帝）受辱已甚，陛下不可再辱！”随即抱着九岁的宋帝赵昺投海而死。赵昺身边的很多大臣宫人也都投海自尽。这就是著名的崖山之战。宋军还有完好无损的船只八百艘，全部落入张弘范之手。张弘范为了记录自己灭宋的不世之功，派人在崖门的巨石上刻下了“镇国大将军张弘范灭宋于此”十二个大字。后来明朝建国后，有人将张弘范所镌刻的字迹全部铲去。
