用衬垫覆盖，以防御元军的火箭和炮弩，赵昺的御船居于方阵之中，打算在此死守。张世杰此举失误在于，一是放弃了对入海口的控制权，等于把战争的主动权拱手交给了对方；二是把千余战船贯以大索，结成水寨，虽然集中了力量，却丧失了机动性。此后张弘范率大批元军赶到，控制了崖山之南的入海口，又从北面和南面两个侧翼切断了宋军的所有退路。宋军陷入孤立无援的境地，此后10多天的中，宋军只能以干粮充饥，饮海水解渴，饮过海水的士兵呕吐不止，战斗力严重削弱。

当时，张世杰有个外甥在元军中，张弘范一连三次派其至宋营对张世杰劝降，张世杰说：“吾知降生且富贵，但义不可移耳！”。张弘范又叫囚禁中的文天祥写信招降张世杰，文天祥说：“吾不能捍父母，乃教人叛父母，可呼？”于是他写出了那首千古传诵的《过零丁洋》。张弘范看了一笑置之。张弘范没法，再派人向崖山的士民说：“你陈（宜中）丞相已去（占城），文（天祥）丞相已执，你们还想怎样呢？”士民亦无叛者。

二月初六早晨，元军发起总攻。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。战斗从黎明进行到黄昏，宋军阵脚大乱，张世杰下令砍断绳索，率10余战舰护卫杨太后突围。张世杰率帅船杀到外围，见赵昺的御船过于庞大，无法突围，便派小舟前去接应。当时天色已晚，海面上风雨大作，对面不辨人影，陆秀夫惟恐小船为元军假冒，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，陆秀夫知道已没有逃脱的可能，便把自己的妻子儿子赶下大海，然后对赵昺说：“事已至此，陛下当为国捐躯。德佑皇帝受辱已甚，陛下不可再辱！”赵昺身穿龙袍，胸挂玉玺，随陆秀夫跳海自尽。数天之后，陆秀夫尸体浮出海面，被当地乡人冒死收葬。元军在清理战场的时候，发现一具身穿黄衣的幼童尸体，身上带有金玺，上书“诏书之宝”四字，送交张弘范，经确认是赵昺所带玉玺。张弘范再派人寻找赵昺尸体时，已下落不明。

张世杰保护杨太后冲出重围，听到帝昺的死讯后，杨太后手掩胸口大哭：“我不顾生死，万里跋涉来到这里，为的是存赵氏血脉，现在已经无望了！”于是跳海身亡。