二月初六，他把主力分成四路，命三路从北、东、西三面向宋军进攻，自己亲率一路在南面厓门口外的海面待机，严令“闻金声起战，先金而妄动者死”，让将士拿着盾牌，埋伏在船尾蒙着布障的“战楼”里等待号令。
大战一触即发，大灾难看来是不可避免了。朝廷社稷为何会被逼到今天这一步？文天祥想起自己自出生以来国家遭遇的厄运，回想起自己入仕后倡政建言和在起兵勤王过程中遭到的重重阻挠和打击，感到正是正气受到抑制，才造成了今天这样的后果。
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，咫尺长安不得睹。
非无虓虎士如林，一日不戈为人擒。
二月初六清晨，李恒指挥战船从北面向宋军发起了进攻。两军相接，宋军各舰船上击鼓飞旗，大小将领吆喝着挥剑指挥，兵士们奋力向前，士气高旺，阵法有秩。靠近中军处，一支梭镖从突前的元军船上飞出，正中一位统领的面门，副统领挺身而出，带领兵士跳上敌船，把船上的二十多名元兵尽数杀灭。
交战正趋白热化，李恒帅船上忽传鸣金之声，元军船只纷纷掉头退走。宋军一阵欢呼。张世杰要酒痛饮，将酒盏掷于海中，乜眼敌阵。他不知，这其实是元军趁涨潮发起的一波佯攻，潮落时自退。
待到中午时分，当潮水再次上涨，张弘范的帅船上奏起了鼓乐。宋军将士听到奏乐声，以为元军帅船要举宴，戒备稍弛。岂料张弘范指挥正面主力急赴而来，宋军还没回过神，元军已进逼到跟前。
张世杰指挥仓促应战，命各船向元军施放箭矢。虽箭矢密如雨点，却叮叮咚咚扎在船帮船篷和桅杆上，对藏在“战楼”里的元军毫无杀伤力。等箭矢的骤雨呼啸而过，张弘范忽命鸣金撤障，元兵跃上船头，船速加快发起猛攻。一时间，杀声震天，弓矢火石交作，巨大的石弹打烂了甲板船舱，火弹瓶爆炸后燃起大火，造成宋军大量伤亡和极大恐慌。
与此同时，李恒率另一支主力从宋军背后猛扑。东西两路也急进急攻。
经过一轮密集的箭矢炮石打击，元军正面主力顽强抵靠宋船，将士竞相登上甲板，与宋兵杀成一团。交战之处一片刀光剑影，血肉横飞，船船相撞浪花激溅，海风裹挟着浓烟和血腥气翻卷着旗幡。元军另三路陆续抵靠宋船，将士蜂拥而上。
早已疲惫不堪的宋兵渐不能支，阵脚大乱，甲板上血涂尸横，掉入海中的死伤者不计其数。元军越战越勇，一时间连破七艘宋船，有士卒夺步扑向樯桅，砍断旗绳，宋旗扑然掉落到甲板上。
宋军号称二十万，实际有十数万为文臣、太监、宫女、家眷及宫中杂役。充任主力的江淮劲卒虽骁勇善战，殊死拼杀，无奈大势所趋，战至未时，败局已定。张世杰见麾下的战船烟火腾腾，旗幡纷纷落下，知道已势不可转，急令战船砍断环结的绳缆，向中军聚拢。此时，部将翟国秀、团练使刘俊等已先自砍断绳缆，解甲投降。
文天祥目睹着这一切。他把自己全身心地抛入这场史上最为惨烈的海上大血战。他在炮火箭矢中左冲右突，他在刀光剑影中摇旗呐喊，他在腥风血雨中出生入死，他在国破家亡中悲痛哭殇。面对气吞江河杀红了眼的元军，他徒有扶昆仑于将倾之志，恨无挽狂澜于既倒之力。
他冲到舷边想跳海殉国，被看护的元兵死死拉住。
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。
南人志欲扶昆仑，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。
张世杰的帅船砍断与其他战船环结的粗缆，引十余只战船护卫杨太后夺港而去。到厓门口外的海上，见庞大的御船动弹不得，忙派小舟返回接驾赵昺。
此时天色渐晚，海上风雨交作，雾气蒙蒙，咫尺不辨人影，元军乘势杀入中军，越船放火，场面惨烈不堪。小舟穿过雨雾、火光和厮杀声，侥幸靠近御船，传令接驾帝昺。但陆秀夫不准。陆秀夫何尝不想保住幼帝的性命？但他坚定地拒绝小舟把幼帝接走，因为宋军对战场已完全失控，他生恐元军冒充前来骗诈，即使真是张世杰所派，在此乱军之中也绝无逃脱的可能。他不能让赵昺复蹈赵 被俘受辱的命运。看着被残酷杀戮吓得大哭大闹的幼帝，陆秀夫对天长啸，做出了一个悲尽凄绝震古烁今的决定。
陆秀夫为了国家尊严，要护持幼帝蹈海殉国！
做出决定后，他先是回到自己的坐船，手持利剑逼迫自己的妻子儿女一个一个跳进了大海。然后盛装朝服，重返御船。他向幼帝先行叩拜，然后为幼帝穿戴整理好皇冠龙袍，对他说：“国事至此，陛下当为国死。德祐皇帝辱已甚，陛下不可再辱！”说罢，背起八岁的赵昺，用素白的绸带将他与自己紧紧捆缚在一起，快步走到舷边，义无反顾地跳进了汹涌的波涛。
“炯炯一心在，天水相与永。”陆秀夫不死！后来陆秀夫的儿子陆繇听说父亲与幼帝的遗体被埋在海屿，便从新会县潜至厓山寻找，遍寻不着，却听到一个神话般的传说：“路闻先君抱帝溺水，御舟一白鹇奋击踯躅，哀鸣良岁，竟与笼俱溺水中。”他闻之叹曰：“相彼禽鸟，若感我先君之忠义，而为之激发者。呜呼，伤哉痛哉！”
皇帝投海殉国的噩耗迅速传开，宋军战船上的臣僚、宫眷和将士顿时哭声震天。有人用刀斧凿船，他们决意追随而去。凿船的声音很快就连成了片。在战船沉没之前，人们揽肩挽臂走到舷边，决然蹈海自决。元兵惊呆了，他们还从未见过如此决绝悲壮的场面。他们不敢靠近，只要一靠近，这些决死的人就会不顾一切地同他们死拼。
这时，宋军阵中竟又响起了激越的战鼓声。伴着战鼓声，只见十数艘宋船向敌船疾驶，当靠近敌船，一群群耕牛被驱赶着猛往前冲，带着绑在尾巴上燃烧爆炸的火药，带着仇恨和怒火冲入了大海。紧跟着，宋船上的军民也挥舞兵器冲入大海，直到船上空无一人。
此情此景在文天祥胸中激起万丈悲愤，他再次挣扎着要跳入大海，怎奈被元兵强拉住不放。
杀到外围的张世杰见接驾赵昺的小舟未返，眼看天色已晚，料想凶多吉少，只好和苏刘义等人乘夜色而去。
“七日之后，海上浮尸以十万计。”元兵在清理浮尸、捞取浮财时，捞起一具身穿黄衣佩有玉玺的童尸，玉玺上有“诏书之宝”四个字。元兵取下玉玺，送到张弘范手上。张弘范断定这是从赵昺身上取下来的，急忙派人寻找那具童尸，可哪里还能找得到？张弘范遂将赵昺溺亡的消息上报元廷。
昨朝南船满崖海，今朝只有北船在。
昨夜两边桴鼓鸣，今朝船船鼾睡声。
北兵去家八千里，椎牛酾酒人人喜。
唯有孤臣雨泪垂，冥冥不敢向人啼。
二月初六这一天，文天祥亲睹了厓山崩败、国家灭亡的天塌地陷之灾。他后来在《集杜诗·南海》小序中写道：“厓山之败，亲所目击，痛苦酷罚，无以胜堪。时日夕谋蹈海，而防闲不可出矣。”求死不能，他只能向南恸哭。
一场规模空前的海战平息了。炮火声鸣镝声金鼓声刀枪撞击声和惊天动地的呐喊声都远逝了。海风裹着浓厚的血腥味硫磺味，阴阴地吹拂着。海面上漂浮的宋军战船，毕毕剥剥燃着余焰，有的倾侧下沉，有的沉入海中只露出桅尖。
而在元军这边，却是杀牛宰羊、饮酒狂欢。
入夜，元军将士个个喝得烂醉如泥，横倒竖卧。在点点闪烁的桅灯下，只闻如雷的鼾声。
文天祥彻夜无眠，以饱蘸血泪之笔写下了上述这首长诗，写下了全名为《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》的这首长诗。
这是一首悲天恸地的亡国挽歌。南宋在与蒙古交战半个世纪后，立国三百二十年的赵宋王朝最终灭亡了。有人认为，厓山之战标志着一直处于上升趋势的东方文明从此转向衰败与陨落。所谓“厓山之后，已无中国”。
亡国的罪魁祸首是谁？文天祥最终迁罪于他一直与之斗争的权奸佞臣。宗国与其说是亡在了元军的手里，不如说是被自己打败，是亡在了佞臣的手里，正是丁大全、贾似道、留梦炎、陈宜中这些挟国谋私的小人排斥贤能助纣为虐，把国家推向了绝路。文天祥恨不能斩尽这些奸佞小人，投敌的留梦炎要斩，逃跑的陈宜中要斩，已死的丁大全和贾似道也要从坟堆里刨出来千刀万剐！
文天祥在这首长诗的末尾写道：
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？
写这首诗的时候，文天祥已知张世杰与苏刘义夺港而去，但还不知道小皇帝赵昺已溺亡，他还牵挂着小皇帝的去向。
待烟火散去，张世杰返回厓山收罗残兵。
当从残兵口中得知赵昺的死信，杨太后掩胸大哭，边哭边说：“我忍死艰关至此者，正为赵氏一块肉耳。今无望矣！”说罢也赴海而死。张世杰捞起她的尸体，葬于厓山海滨。
面对元军的重兵围追，张世杰原想移师占城，整顿军马，再寻赵氏宗室为帝。但此时已由不得他了，他不得不在军中土豪的强迫下返还广东。
五月初四，船队到南恩州（今广东阳江）海上的螺岛，忽遭飓风袭击。张世杰的坐船在风浪中剧烈摇晃，部将劝他登岸暂避。他似乎预感到什么，径自默默地登上舵楼，看了一眼旁侧倾沉的战船，焚香仰天祷告：“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，别立赵氏存杞耳。今若此，岂天意耶？”话音刚落，一阵浪涛涌来，他晃了几晃，急坠海中溺亡。
“长风驾高浪，偃蹇龙虎姿。”张世杰在文天祥诗中的形象焕发着英雄气概。此诗的小序又写道：“世杰得士卒云，每言北方不可信，故无降志。闽之再造，实赖其力。然其人无远志，拥重兵厚资，惟务远遁，卒以丧败。”
张世杰的遗体被部下捞起，葬于螺岛东端的力岸村。螺岛因此改名海陵岛。
在亡宋大海战中殉国的陆秀夫、张世杰两位爱国志士，后来与文天祥一道，被并称为“宋末三杰”。
