一千多艘宋軍船隻以「連環船」方式屯於海灣內，將趙昺的「龍舟」放在軍隊中間。
張弘范深諳兵法，令元軍以小船載茅草和膏脂，乘風縱火，沖向宋船。但張世傑有所防範，將宋船塗泥，並在每條船上橫放一根長木，抵禦元軍火攻。
元朝水師火攻不成，採取封鎖之法，以陸軍斷絕宋軍汲水及砍柴的道路。宋軍被斷淡水，吃乾糧十餘日，被迫飲食海水，造成嘔泄腹瀉，戰鬥力下降。
經過數輪激戰，張弘范想盡一切辦法，生擒張世傑外甥韓某，向張世傑三次招降，均未果。又命被俘的文天祥寫書勸降，文天祥卻誓死不從，反以被俘渡江之時寫的一首過零丁洋相送。
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。惶恐灘頭說惶恐，零丁洋里嘆零丁。人生自古誰無死留取丹心照汗青。
張弘時看後，也不再相逼文天祥，於是一心與宋軍決戰。將其軍分成四份，在宋軍的東、南、北三面皆駐一軍，他自領一軍與宋軍正面相對，只相隔一里開外。並反其道而行之，以奏樂為以總攻訊號。
當時，乘潮進攻宋軍北邊的李恆等元軍失敗，順潮而退。張弘范即令元軍假裝奏樂，宋軍聽後以為元軍正在宴會，稍微鬆懈了。卻不想，張弘范的水師以奏樂為號，開始正面進攻，用幔布遮蔽預先建成並埋下伏兵的船樓，以鳴金為前進號令。
宋軍聽見鳴金聲，以為元軍兵退。卻不想，元軍的伏兵負盾俯伏，在矢雨下駛近宋船幾乎在撞上宋軍船隻後，才撤布交戰。一時間連破七艘宋船，宋師大敗，元軍一路打到宋軍中央。
這時，張世傑早見大勢已去，抽調精兵，命斬斷大索突圍而去。但為時已晚，小皇帝趙昺的船隻被夾於中間，衝突不出。最後，左丞相陸秀夫見無法突圍，為避免受辱，便背着八歲的趙昺投海而亡。
這之後，便發生了中華歷史上最壯烈的一幕。皇帝身亡後，隨行十多萬軍民亦相繼跳海，壯烈殉國這可不是誇張，而是宋史記載的史實，「此戰，十餘萬具屍體浮海。」
戰後，僅張世傑僥倖逃出，本希望以楊太后的名義再找宋朝趙氏後人為主，再圖後舉。卻不想楊太后在聽聞趙昺的死訊後，赴海自殺。張世傑收斂其遺體後，將其葬在海邊，哀傷而去。
之後，張弘范收兵，所懼者唯張世傑一人。其後，不知是不是上天真要亡宋，張世傑乘坐之船竟然被颶風摧毀，一代名將不幸溺卒於平章山下。於是，「世傑身死，宋亡」。
次日，海上浮屍十萬。陸秀夫的屍體被百姓找到，安葬起來，小皇帝趙昺的屍體則為元軍尋得，只見一眉清目秀的小兒身穿龍袍，頭戴皇冠，身上還掛着一個玉璽。
元兵將玉璽交給張弘范，張弘范確認這小兒是趙昺，派人尋回，然而趙昺的屍體已經下落不明。據說被百姓埋葬在了廣東深圳赤灣村里，至今仍存。
滅宋後，張弘范欣喜若狂，耀武揚威，命人在崖山岩壁上雕刻「鎮國大將軍張弘范滅宋於此」十二個大字。然而似有天意，他沒有得意多久，次年便病死。後人因恥於張弘范先降元後攻宋的所做所為，將其大字改為「宋將張弘范滅宋於此」。
這就是所謂「崖山之後，已無中國」，此役之後，宋朝戶籍簿上四分之三之人都被屠殺。當時的精英，要麼隱居海外，要麼投海自盡，中國在歷史上第一次完全淪陷於外族。
所以，不少史學家將崖山之戰作為中國歷史的重要的轉折點。中國**發展的進程被打斷，曾經高度發達的經濟、文化、科技、科舉與世族相結合的官僚制度、開始受限的皇權、先進的政治制度等等都中斷了，很多國外史學家甚至將宋朝滅亡視為古典意義中國的結束。
宋朝既是中國傳統文化和經濟、科技最發達的朝代，也是中國資本主義開始萌芽的時代。那個時代，對於中國而言，宋朝就是一個文藝復興時期。中國的文化這個時候是一種積極的、開放的文化。漢朝國強，唐朝武盛，宋朝文旺。中國文化到宋達到了巔峰。宋是中國歷史上最接近現代管理的朝代，可是，這個迎來中國文化巔峰的時代，隨着宋的滅亡而凋殘。
自宋以後，那個自信、開放、寬容的民族不見了。在元朝，北方漢人是三等臣民
