二月初一日，“世杰部将陈宝降”。“二日夜，都统张达领快船出攻北之哨船，败，亡失甚众”。
但直到此时，张弘范计点敌我双方的实力，感到一旦决战，依然没有必胜的把握：
“毕竟就双方兵力而论，我与李恒联军虽然共有大小船只六百二十余艘，而多半为轻舟，兵力则不过三数万。而张世杰的船队仍有大小船舰一千余艘，其中还有不少巨大的海上楼船，而其将官兵民共有二十余万之多；虽然其中包括了十数万的文臣及其眷属、宫廷人员、普通百姓等，实际战斗力只有数万，但宋军依然略占优势。
而且，我军士兵多来自北方，惯于驰马平野的，一登上船就头昏目眩，呕吐不止，战斗力大大削弱；并不比当前宋军的境况好得了多少。
更糟糕的是，我与李恒部下的船工大都是南方人，他们自然是心向南方的，只要形势转变，他们是会立即倒戈，站到宋军方面去的。那么，一旦真的如此，失去了掌舵人的我军将会怎样？实在不敢想象啊！
好在张世杰因多次失利于我，战略思想和采用的战术都是小心翼翼、蜗步难移的：决战前竟把大船都连结起来，失去了灵活性，实不啻于作茧自缚。嘿嘿！否则······”
心念及此，张弘范径到关押文天祥的船中，欲请他写信向张世杰招降。但他对此举非但更无把握，甚至于已然先自在心里暗自自嘲道：“又得作恶一回，准定不遂我愿！”
——日前，王惟义领着士兵们捆绑着文天祥至潮阳张弘范军营，用枪、矛等武器百般威胁，叫他拜见张弘范。文天祥不为所动，厉声道：“能死不能跪！”拒不下拜。张弘范当年在皋亭山伯颜大营中，曾经亲眼见到文天祥宁死不屈的英雄气慨，知道要强迫他下跪是办不到的。有人提出把他杀掉，张弘范心知自己没有权力杀死这个宋朝的丞相、枢密使，只好假惺惺地说道：“杀了他反倒成全了他得到忠义的美名，以礼相待才能显出我的宽宏大量。”他亲自为文天祥松绑，并好言相慰，优礼有加。文天祥只要求给他一把剑，以自刎殉节。张弘范对他严加防范，不敢把他监禁在潮阳，而是囚在一艘海船中，四周不断有元军水兵巡逻；直到如今将他押解到崖山来。
张弘范与文天祥在政治上虽然是对立的，但他对文天祥的人格则是崇敬和钦佩的。当部下劝告他：“敌国的丞相，居心叵测，不可亲近”时，张弘范笑着说：“他是个忠义至性的男儿，决不会有其他。”于是将其软禁至今。
此刻，文天祥见张弘范逼迫自己写信向张世杰招降，坚决不从，表示：“吾不能捍父母，乃教人叛父母，可乎？”但在张弘范再三催迫之下，文天祥想起日前随张弘范的舰队经过珠江口外零丁洋时，曾因想到自己当年在赣州起兵时，亦曾路经赣水上怵目惊心的惶恐滩，当时眼前又面对汪洋一片的零丁洋，自己宁死不屈，以身殉国的决心霎时便已拿定了，于是感慨万端，作了一首七言律诗。此时乃奋笔疾书，顷刻间写了这首诗交给张弘范。
张弘范拿起这首著名的《过零丁洋》诗，只见上面写道：
“辛苦遭逢起一经，干戈寥落四周星，
山河破碎风飘絮，身世浮尘雨打萍。
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。”
张弘范读罢这首大义凛然的诗篇，除对他的遭遇同情外，也不觉心中肃然起敬，赞叹说：“好人好诗”。苦笑之余，却再也不好意思逼迫他了。
即使如此，张弘范仍然贼心不死，又派人多次临阵向崖山士民喊话：“汝陈丞相已逃，文丞相已被执，汝等又欲何为！”可是，崖山士民皆不为所动，再无人背叛了。
诱降彻底失败，决战在所难免！
但如何将宋军一举全歼呢？
二月四日，张弘范召众将议战策：
张弘范道：“如今宋军被我围困于此，无异瓮中之鳖，只待我痛下杀手耳！不过，连年征伐，历战凡百，皆不如眼前形势，于我至为有利；我欲将宋军的有生力量一举歼灭，必不使其再散逸。尔等有何良策？”
或请以火攻之，张弘范曰：“宋军早有抵御之法；况且火起则舟散，人皆逸也，我军兵寡，何以全歼？不如战也。”
或请凿船使漏，张弘范曰：“我军皆北兵，如何出得凫水高手？至于军中船夫，虽多凫水高手，但他们多为南人，必也心向南方，如何用得？况且宋船连缀成阵，又岂能一凿皆沉？此法必不可行！”
诸将乃请以炮攻之，张弘范曰：“炮攻一如火攻，攻势过猛，敌必浮海散去，吾分追，非所利，不如以计聚留而与战也。且上戒吾属必诛灭此，今使之遁，何以复命？”李恒亦谓张弘范曰：“我军虽围贼，贼船正当海港，日逐潮水上下，宜急攻之。不然，彼薪水既绝，自知力屈，恐乘风潮之势遁去，徒费军力，不能成功也。”众然之，遂画图定议，与敌船相直对攻。
二月五日夜，张弘范召诸将三誓之，随即全军起锚，进逼水寨，发碇与昺相对。
二月初六日，决战的这一天终于到来了：
凌晨时分，天尚未明。张弘范把元军船队分为四队：李恒独当赵昺正北及西北角楼，诸将分居赵昺正南及正西，张弘范自将其一，居西南，去赵昺里许，南北夹击宋军。令曰：“宋舟西舣崖山，潮至必东遁，南军宜乘潮急攻，勿令失之。西北军期吾乐作，乃战，违令者斩！”又令曰：“敌西南舰可受危，闻其将左大守之，必骁勇也。吾其自攻。”诸将谓元帅不宜自轻，某等当效力。弘范曰：“帅当先其难者。”
顷之，有黑气出山西，微雨满天，弘范曰：“吉兆也。”
却说张世杰方自酣睡，忽闻手下来报：元军调兵遣将，异动明显。张世杰听了，不免大吃一惊，随即翻身而起，暗忖道：“遮莫决战就在今日？！”当下不敢怠慢，急遣军士速召陆秀夫、苏刘义、方兴、左大等一干文臣武将来见。原来他们也早有了决战的准备，此时听了此讯不由精神大振，恨不得立刻摩拳擦掌，将眼前这些个鞑子屠杀净尽。
张世杰见群下士气高涨，喜在心头，乃从容地调兵遣将：令陆秀夫、翟国秀及刘俊居中坐镇，兼护幼主；左大、夏御史据守西南，方兴、张达据守西北，苏刘义、苏景瞻父子据守正南及正西，自将淮军据守正北兼全盘照应。
调拨诸军已毕，又令各军俱各饱餐一顿，准备大杀一场！
未几，天色渐明，元军果然发起总攻：
——元将李恒先令部下晨炊蓐食，随即指挥麾下水军利用早晨退潮、海水南流的时机，乘潮渡过平时战舰难以渡过的浅水，从北面顺流冲击，对宋军发动了一场突袭。李恒令诸军将战船易尾为首，命舵师转船逆行，径捣宋阵栅栏。他们又用炮石、火箭作掩护，冒险插入宋军舰队主力所在。元军跳上宋船后，砍断缆索，短兵相接，发挥北军之所长，抡刀猛砍。
张世杰自将江淮劲卒调轻舟殊死奋战，尽管对方矢石蔽空而至，难以抵挡；却仍然坚持激战三个时辰之久，并不稍让。
酣战至午，杀伤相当。李恒督船深入宋阵，千户林茂跃登宋船，千户曾胜、百户解清随之而上，猛攻西北角上，北面的淮军霎时被元军击溃。
俄而午潮猛涨、海水北流，李恒部下海船把持不住，只得趁势而退，仅夺宋军数舟而还。
此时张弘范船上传出激昂的乐声，宋军闻之，以为元军正在摆宴，稍微放松了警觉。
不期正在此时，南面的元军又在张弘范的指挥下，乘潮顺流，向宋军船队南面猛扑而来。李恒见了，立即又率北面海船载了拔都军再次夹攻而至，与宋军快船继续恶战。
只见海面上敌我双方纷争不绝，一时之间，喊杀声震天动地。
张世杰虽然腹背受敌，仍率北面淮军士兵兀自亡命地策应抵抗。只是淮军士兵已然身心疲惫，兼之伤亡甚众，俱无斗志，根本无法扭转被动挨打的局面。
张弘范趁势激励部下猛攻，始夺一舰。接着用先已高构战楼于舟尾，用湿毡、布幕遮蔽四周，并早就埋下伏兵的船楼，以鸣金为进攻讯号，群袭而至。
张弘范事先便命军士负盾而伏船楼中，令之曰：“闻金声起战，先金而外动者死！”又以己舰卑于敌，且出入艰，乃用“草船借箭”法，回舰尾抵左大，左大射矢集布障、桅索如猬。伏盾者不动，在矢雨下驶近宋船。两边船舰接近，弘范度其矢尽，乃鸣金撤布，军士去盾，齐出交战。一时之间，弧弩、火、石交作，顷刻夺左大舰，并执左大。又与夏御史战，连破七舟。宋师大败，“慑衄去，自投水”。诸将合势乘乱，一路打到宋阵中央，皆殊死混战。元军士气旺盛，两军船只靠近时，纷纷登到宋军船上，霎时只见宋军船只绳断旗落，阵势大乱。激战四个时辰，时至黄昏，声震天海，斩获宋军几尽。
承宣使翟国秀及团练使刘俊等百余人解甲就降。
张世杰看到阵中有一舟樯旗仆，诸舟之樯旗遂皆仆；心知己方全线溃败，大势已去，乃抽精兵入中军，并下令砍断绳缆，率十九艘战舰护卫杨太后和闽冲郡王赵若和突围。
张世杰率帅船杀到外围，回头看见幼主赵昺的御船过于庞大，无法突围，特别担心，派人驾小船接赵昺到他的帅船中。当时天色已晚，海面上风雨大作，白雾茫茫，对面不辨人影。居于中军保护皇帝的陆秀夫担心混战之后，来人真伪莫辨，惟恐为元军假冒；也怕万一张世杰突然变节，诈接赵昺献与元朝，因此断然拒绝来人将幼主赵昺接走。
张世杰无奈，只得命苏刘义的长子，尚书、水军都统苏景瞻断后，自与殿帅、少保苏刘义、都统张达等率战舰护卫着杨太后和闽冲郡王赵若和杀向崖门。
时弘范操小舟诣恒议事，世杰等乘间开南壁，率十九舰，突北兵、夺港门遁去。宋军诸将见了，亦纷纷解缆，四散而走。恒与弘范等率元军追至崖山口，值天晚风雨骤至，烟雾四塞，诸将各相失。弘范还，元军李恒的舰队继续追赶，追至大洋，没有追赶上，收到帝昺已死的消息后也返航。
端明殿学士陆秀夫见赵昺的御船过于庞大，且诸舟环结壅隔，自料无法突围，只怕先朝的“靖康故事”重演，乃首先仗剑逼着妻子儿女跳海自尽；又换上朝服，回头登昺船，对幼主赵昺说道：“国事至此，陛下应当殉国。德祐皇帝被俘，受辱已甚，陛下不可再受此辱了。”说罢，以金玺系主腰，即背负九岁的赵昺跳海壮烈殉国。
眼见大势已去，诸臣、官兵、百姓及宫人皆不愿被残暴的胡人所奴役，多腰缠金玉随之韬海自尽，死者数万。
这场激战过后，张世杰部总计有一百多艘船只突围出去，其余八百多艘多被宋军自行凿漏没于水，或被元军俘获。
张弘范勒石纪功于崖山之阳曰：“镇国大将军张弘范灭宋于此”，乃还。
七日，浮尸出于海十余万人。元军发现其中一具尸体，幼小白皙，身着黄衣，怀带“诏书之宝”印签，于是将宝物上献。张弘范问宋人尹都统，曰昺也，又问近侍数人，皆以为然，乃命人去寻尸体，竟不可得。只好以宋广王溺死上报元廷。
传说陆秀夫负幼主赵昺投海殉国后，幼主遗骸却浮出海面。有群鸟伏在尸身上，遮住遗骸，随海水漂流，一直漂到赤湾。赤湾海边有间天后庙，这天，庙祝往海边巡视，忽见海面有一具浮尸，上有群鸟遮盖保护。庙祝大异，认为此浮尸定是异人的遗骸，便设法将它拖上岸来。浮尸上岸，群鸟飞去，露出一具童尸，身上穿着黄袍，面色红润如生人。庙祝早知崖山海战之事，心知此必幼主赵昺的遗骸无疑。就在这时，海边天后庙里的一根栋梁突然塌下。庙祝与乡绅父老认为此栋梁是天后娘娘送给少帝做棺材用的木料，便用它做成棺材，礼葬幼主于天后庙西边的小南山下。
战后，文天祥悲愤地写下了《二月六日海上大战国事不济孤臣天祥坐北舟中向南恸哭为之诗》，曰：
长平一坑四十万，秦人欢欣赵人怨。
大风扬沙水不流，为楚者乐为汉愁。
兵家胜负常不一，纷纷干戈何时毕。
必有天吏将明威，不嗜杀人能一之。
我生之初尚无疚，我生之后遭阳九。
厥角稽首并二州，正气扫地山河羞。
身为大臣义当死，城下师盟愧牛耳。
间关归国洗日光，白麻重宣不敢当。
出师三年劳且苦，只尺长安不得睹。
非无虓虎士如林，一日不戈为人擒。
楼船千艘下天角，两雄相遭争奋搏。
古来何代无战争，未有锋蝟交沧溟。
游兵日来复日往，相持一月为鹬蚌。
南人志欲扶崑崙，北人气欲黄河吞。
一朝天昏风雨恶，炮火雷飞箭星落。
谁雌谁雄顷刻分，流尸漂血洋水浑。
昨朝南船满崖海，今朝只有兹船在。
昨夜两边桴鼓鸣，今朝船船鼾睡声。
北兵去家八千里，椎牛釃酒人人喜。
惟有孤臣雨泪垂，冥冥不敢向人啼。
六龙杳霭知何处，大海茫茫隔烟雾。
我欲借剑斩佞臣，黄金横带为何人。
痛定之后，文天祥又有《哭崖山》一诗，曰：
宝藏如山席六宗，楼船千叠水晶宫。
吴儿进退寻常事，汉氏存亡顷刻中。
诸老丹心付流水，孤臣血泪洒南风。
早来朝市今何处，如悟人间万法空。
只因当时，文天祥作为元军俘虏，自始至终被监押在元军船上，亲眼目睹了崖山海战的全过程。那时他为之嚎啕大哭，痛不欲生，不想却被身后突如其来的一阵清晰刺耳的金铁交鸣声所惊醒······
