遠大敗宋廣東守將王道夫、凌震，進駐廣州。張弘範麾下先鋒張弘正（張弘範親弟）於五坡嶺，擒獲宋丞相文天祥。張弘範親自為文天祥鬆綁，以客禮相待，而文天祥一心請死，張弘範由潮陽港乘舟入海，至甲子門，擒獲一將，獲知行朝所在。於是會合全軍進逼厓山。有幕僚對張世傑說：“北兵以舟師堵塞海口，則我不能進退，不如先行佔據！幸而勝，國之福也；不勝，猶可西走。”張世傑道：“頻年航海，何時能已？今須與決勝負。”於是盡焚行朝草市，將千艘大船，用鐵索穿連，一字排開，碇列海中，四周建起樓柵，如城堞一般，供宋朝的小皇帝及朝廷官員居住。厓山的君臣將士都已抱定必死的決心。
張弘範水軍由山東轉南，逼進厓山，入大洋時，與張世傑的軍隊相遇，元軍以奇兵切斷宋軍供給線，點燃載滿茅茨，塗滿膏脂的小船，乘風衝向宋軍。張世傑已有準備，戰覘都塗滿灰泥，綁著水桶，火勢雖旺，卻始終無法燒及船身，張弘範對此無可奈何。只好派部將韓某，也是張世傑的外甥，三次勸降，曉以禍福。張世傑不從，道：“吾知降，生且富貴。但為主死，不移也！”他在給張弘範的回信中歷數古代忠臣，做為答覆。張弘範又讓文天祥寫信招降張世傑，文天祥道：“吾不能捍父母，乃教人叛父母，可乎？”張弘範以武力威脅，文天祥遂提筆寫道“辛苦遭逢起一經，干戈寥落四周星。山河破碎風飄絮，身世浮沉雨打萍。惶恐灘頭說惶恐，零丁洋裡嘆零丁。人生自古誰無死，留取丹心照汗青！”張弘範無奈搖頭苦笑。他又派人向崖山士民喊話：“陳丞相逃了，文丞相被捉了，你們還能幹什麼，不如儘早投降！”士民亦不為所動，無人背叛。
張弘範佔據海口，將宋軍困在銀州湖。宋軍被迫吃乾糧，飲海水，海水又鹹又苦，宋軍喝過大多上吐下瀉，困頓不堪。張世傑為了突圍，率領蘇劉義、方興等晝夜大戰，僵持不下。幾天後，李恆由廣州率兵在崖山北與張弘範會合，決議正面對宋軍發動總攻。
張弘範分兵四路，與諸將道：“敵東附山，潮退必南遁，南軍急攻勿失之。西北軍聞吾樂作，乃戰。”又道：“敵有西南艦，聞其將左大守之，必驍勇也，吾自當之。”不一會兒，厓山西面黑氣瀰漫，張弘範認為是吉兆，下令進攻。元軍來勢洶洶，張世傑不敢怠慢，率領精銳水師，殊死抵抗，銀州湖內矢石蔽空，硝煙瀰漫。中午時，海水漲潮，元南路軍順流進攻，腹背受敵，宋軍愈加奮戰，雙方傷亡慘重。張弘範見勢下令奏樂，宋軍以為元軍將進午餐（聞樂進食是元軍的慣例），稍稍懈怠。此時，海水退潮，水流南洩，李恆率兵從北面順流衝擊，張弘範以主力艦隊進攻左大的柵營，戰艦用布障蒙著，將士手持盾牌埋伏在船裡，左大下令放箭，矢如雨下，全部射在布障、桅杆上。張弘範度其矢盡，下令撤下布障，伏兵四起，矢石俱發，一舉奪下左大的戰艦。接著，又一鼓作氣，連奪宋軍七艘戰艦，元軍士氣大振，諸路軍併力進擊，呼聲震天。宋軍堅持了幾個時辰，直到有一艘戰船的桅杆倒下，一個接一個的桅杆開始跟著倒下。張世傑心知事不可為，將精兵抽調至中軍，預備撤退。
日暮時分，斜風細雨，昏霧四塞，咫尺不能相辨，張世傑派人來接小皇帝。形勢紛雜，陸秀夫既怕被人出賣，又怕被俘受辱，堅決不肯登船。小皇帝的乘船很大，且與諸舟連在一起，元軍四出，殺聲潰耳，烈焰熊熊，陸秀夫忽然感到天地雖大，已無路可去，於是，他將自己的妻兒推入大海。對小皇帝趙昺說：“國事至此，陛下當為國死。德佑皇帝辱已甚，陛下不可再辱！”說罷，揹著小皇帝，跳入茫茫深海，趙昺時年九歲。後宮諸臣，見皇帝跳海，個個心如亂麻，萬念俱灰，他們中的大部分便跟著跳入海中。宋朝兵將、自發前來助戰的義民見此情形，也都亂了方寸，戰局本來就呈敗勢，經此鉅變，瞬間便已潰不成軍，絕望計程車兵、百姓紛紛跳海，一發而不可收拾。張世傑見大勢已去，率領餘部，在昏霧中奪港潰去。
硝煙散盡，銀州湖上只剩八百餘艘殘破的戰船仍留有宋朝的痕跡，不久後，也盡被張弘範掠獲，換上元朝的旗幟。七天後，十餘萬宋人的屍體浮上海面。元軍發現其中一具屍體，幼小白皙，身著黃衣，懷帶詔書之寶，於是將寶物上獻。張弘範命人去尋屍體，竟不可得。只好以宋廣王（小皇帝舊日的封號）溺死上報元廷。宋楊太妃聞之，撫膺大慟：“我忍死間關至此者，止為趙氏一塊肉耳。今無望矣！”於是投海而死。張世傑將其葬於海濱。宋軍殘部隨張世傑順海南下，在南恩之海陵山，遭遇颶風，將士勸張世傑登岸，張世傑道：“無以為也。”他登