端宗崩后流亡宋廷的形势更加孤危，元帝国以镇国大将军、江东宣慰使张弘范为蒙古、汉军都元帅，西夏皇族后裔李恒副之，一路追杀至广东。八月，宋廷进文天祥为少保、信国公，要求他在陆路继续抵抗。但现在文天祥的兵力显然不是张弘范的对手，很快在潮阳（今广东汕头）战败被擒，元军趁势攻占广、惠、潮三州。宋廷仍然没有放弃，而是迁移至广东新会县海岸以南80里的厓（yá）山岛。此时流亡宋廷还有大船千余艘，官兵20万人，陆秀夫、张世杰等仍坚持不懈，誓要与元军抗争到底。而就在这种情况下，陆秀夫还是坚持每天为小皇帝讲授儒家经典，尽管他们都知道求生的希望非常渺茫，但就和岳麓书院的书生一样，没有什么能够撼动他们心中的信念。或许很多人甚至包括他们自己都不知道，这种信念，正是没有宗教信仰的中华民族长期以来紧密团结并万世相传的根本所系。张世杰将海船结成棋盘阵，拱卫中心的御船，并将每艘船都涂上海泥，以防火攻。祥兴二年（元至元十六年，1279年）正月，张弘范率元军来到厓山，先让文天祥去劝降。
文天祥慨然道：“吾不能扞父母，乃教人叛父母，可乎？”并交出所作《过零丁洋》：辛苦遭逢起一经，干戈寥落四周星。山河破碎风飘絮，身世浮沉雨打萍。惶恐滩头说惶恐，零丁洋里叹零丁。人生自古谁无死？留取丹心照汗青。张弘范连赞“好人好诗”，不再强求，率军进攻。元军先以海军强攻，用上了赤壁之战中周瑜火烧连环船的战术，以小船装载硫磺、薪柴，点燃后漂向宋军舟城。宋舰伸出长杆，并在舰体上涂满海泥，元军火船不能接近，偶有接近也无法引燃。元军又尝试各种方法冲击舟城均不成功，后来张弘范终于想到一个办法，用军舰载轻骑突击厓山岛上的西山泉，切断了宋廷的淡水供应。事实上后世对张世杰的战术颇有微词，放弃陆基而到海上去结舟城并非明智之举，或许是他缺乏建设海岸防线的足够材料吧。失去淡水源后宋军陷入困境，继续战斗了二十余天后淡水饮尽，吃了十几天干粮，士卒们开始喝海水，呕吐不止，非常艰难，但依然拒绝了元军一次又一次的劝降，继续顽强抗战。二月初六，张弘范估计宋军已经不支，发起总攻。宋军将士都已经异常疲惫，但仍然奋力抗战，最终被元军攻破舟城。
枢密使张世杰、殿前司都指挥使苏刘义收拢精兵，奋力突围。张世杰派小舟冲到御船边，要接宋帝一同突围。但是陆秀夫，这位艰苦流亡了三年的忠贞丞相，终于到了放弃的时刻。他知道突围的希望太渺茫了，反而容易被俘受辱，于是拒绝突围。张世杰率十余艘战船强行突围离去，遥望仍留在重围中的宋帝御船，这条铁汉除了眼泪也没什么能够留下。目送张世杰离去后，陆秀夫盛装朝服，仗剑逼妻儿跳海，然后来到小皇帝面前道：“国事至此，陛下当为国死。德佑皇帝（投降的宋恭帝）辱已甚，陛下不可再辱！”这位无比坚强的儒士说话时咬紧牙关，不让泪水喷涌。但当他抬起头时，却见小皇帝面带微笑，平静地说：“丞相，谢谢你，谢谢你们。”陆秀夫一惊，为何现在还要说谢？小皇帝道：“谢谢大家320年来，为大宋尽忠。现在，该是我，最后一位赵氏天子殉国以报的时候了。”泪水，再也忍不住喷薄而出。陆秀夫紧紧搂住这个年仅8岁、瘦骨嶙峋的孩子，哽咽不成声。阵阵海风送来元军疯狂的呐喊，夹杂着宋军战舰的撕裂声。
陆秀夫抱起小皇帝，回望一眼蒙蒙乌云下的灰暗大海，地平线在远方已经模糊，那片美丽的东方大陆啊，就此别过吧！一大一小两个火红的身影穿透冰冷的海风，直插汹涌的波涛。无边无际的灰暗大海中，这两点红色如血般耀眼。当看到皇帝和首相蹈海自尽，这流亡了三年的最后十余万大宋臣民终于绝望。但是，没有一个人投降！这些年来一直如惊弓之鸟的流亡者，到此刻却无比平静，后宫、诸臣、将士们纷纷选择了同一归途：蹈海殉国。当蒙古勇士们准备尽情戏耍最后到手的猎物时，却发现他们都已经跳入大海。七天后，海面上浮起了十余万具尸体。这，都是那些宁死不屈的人们！十余万人没有一个投降，一个都没有！你真的能理解吗？有人说这是一种愚忠。错了，中国的忠臣从来不会愚忠于不义的君主。《孔子家训》曰：“君臣有义，可以死社稷；君臣无义，可以独活；君臣寇仇，可以叛之。”还有人说是宋朝对臣子的待遇很好，薪水高、环境宽松云云，所以宋臣愿意以死报效。这更是一个天大的笑话，宋朝对臣子的待遇能有多好？能比分封建国更好？如果认为宋朝的知识分子会因为薪水高而献身，这无疑是对他们的一种侮辱。
君臣有义！君臣有义！这是义，不是利！无数宋臣的竭忠尽死绝非对赵宋一家一姓的愚忠，更不是对某种利益的回报，而是一种天地间永恒的凛然大义，这种大义不但是他们彪炳史册的闪耀勋章，更是中华民族世代传承的根本所系。张世杰逃离后找到杨太后，请她再立一人为帝，继续抗战。杨太后知道宋末帝已死，抚膺恸哭道：“我忍死艰关至此者，正为赵氏一块肉尔，今无望矣！”说罢也投海而死。张世杰恸哭良久，将其葬在海滨。至此，陆秀夫、宋末帝、杨太后都已经放弃，只有张世杰这位武将还在坚持，他率部下往占城国开进，以图在南洋兴复。
但舰队经过平章山（今广东阳江海岸线西南70里海中的海陵山岛）时遭遇飓风，舰船多有损坏。部将忙劝张世杰赶紧登陆避风，张世杰焚香祷告：“我为赵氏，亦已至矣，一君亡，复立一君，今又亡。我未死者，庶几敌兵退，别立赵氏以存祀耳。今若此，岂天意耶！（我一直不死，就是为了等何时敌兵退了，另立赵氏后裔以存社稷。今天到此地步，岂不是天意！）”说话间风浪愈急，张世杰在恶浪中呆立，双目无神，任随座船缓缓沉没，这条支撑到最后的铁汉终于也将最后一线希望沉入南洋。“已而世杰亦自溺死。宋遂亡。”（《宋史》卷四十七）1279年，诸神的黄昏，入夜。
