隨著北方海都叛亂的被平定，元廷又加緊平定南宋殘部的戰爭。
1277年（宋景炎二年，元至元十四年）七月，忽必烈設置江西行中書省，以塔出為右丞相、麥術丁為左丞相，淮東宣慰使徹里帖木兒、江東宣慰使張榮實、江西宣慰使李恒、招討使也的迷失、萬戶昔里門、荊湖路宣慰使程鵬飛、閩廣大都督兵馬招討使蒲壽庚為參知政事，調兵攻擊贛南文天祥所部。
忽必烈又根據戰局的變化，命史格自潭州發兵進攻湘南、廣西，迂回攻擊停泊于廣東沿海的南宋流亡政府；李恒率兵直擊文天祥所部，并命忙兀帶、唆都統軍入福州，解泉州之圍，以擊敗宋軍對福建的進攻；然后贛、閩元軍會合湖南元軍于廣東沿海，以最終攻滅南宋流亡政府。
由于宋軍主力已損失殆盡，此時只是依靠招募來的義軍、民兵支撐局面，這些義軍、民兵缺乏經驗、訓練與裝備，并被元軍分隔于各地，既缺乏統一的指揮部署，也難以相互聯系配合，故在強大的元軍進攻下，很快就紛紛潰散。
是月，元湖北宣慰司首先調兵進攻司空山，在淮西宣慰司軍的配合下，大敗抗元義軍，張德興兵敗被殺，義軍士卒被遣歸田里。
八月，江西宣慰使李恒遣兵增援贛州，并自率精兵襲擊興國縣，在太和縣境與宋將黎貴達部數千人相遇。
宋軍中多為從未經歷過戰斗的民兵，將領往往「盛輜重，飾姬侍」而行，故一遇敵騎沖擊，便將士不屬，驚恐潰散，自相蹂踐，死傷甚眾。數日后，圍攻贛州的文天祥主力也不能抵擋元軍騎兵的沖擊，一戰而潰。
宋將趙孟溁收攏潰兵，退保雩都。 文天祥沒料到李恒元軍會猝然來至，缺乏準備，而且興國城中兵力單薄，難以抵擋，只得引兵去永豐與鄒渢會合。不料鄒渢雖聚兵數萬，但剛與元軍對陣，便一哄而潰。
李恒窮追不舍，在興國縣方石嶺下追到文天祥。
江西招討使鞏信領淮兵數十人據守嶺頭，舍命阻擊。元將看見鞏信等人敢以寡敵眾，懷疑山中有伏兵，「斂兵不進」，只亂箭狂射不已。宋軍士卒全部陣亡，鞏信也身中數箭，傷重不能戰，跳崖而死。但文天祥由此得以脫險南走，部眾大多潰散。
二十七日，文天祥逃至空坑，隨從者因過于困頓，席地而睡，文天祥住在義士陳師韓的家中。
半夜，元軍突至，陳師韓護送文天祥走小道逃往吳溪，元軍追擊之聲不絕于耳。江西招討副使趙時賞坐肩輿而行，元兵追及，問其何人，趙答「我姓文」，元兵以為是文天祥，擒之而歸。
文天祥由此逸去，而其妻妾、子女皆被俘；其部屬張汴死于亂兵，繆朝宗不甘受辱，自縊于竹林中。被送至元將面前的趙時賞奮罵不屈，有被俘至者，便揮手令去，云：「此小小簽廳官耳，執此何為？」
由是得脫者甚眾。孫栗、彭震龍、蕭敬夫、蕭燾夫等人也在永新等地陷落時被俘。于是被執諸將皆送至隆興府被殺。
陳子敬于空坑兵敗后，復聚兵屯黃塘寨，聯結山寨，元軍以重兵襲破其寨，陳子敬「不知所終」。
空坑之敗，使聚集在文天祥身邊的部隊徹底潰散，不能復起。
躲過一劫的文天祥南奔循州，收攏潰兵駐軍南嶺（今廣西永安東南），繼續抗元。但文天祥請求入朝覲見幼主的要求，卻被陳宜中一再拒絕，而只得活動在粵東地區。
江西元軍擊敗文天祥之后，分兵兩路，由塔出率一軍南下大庾嶺，進入嶺南地區，由也的迷失將一軍復取邵武，九月入福州，與元帥唆都所部會合南援泉州。
正在圍攻泉州的張世杰聞知元援兵已來，還是不愿與之正面決戰，主動撤圍，退軍廣州淺灣與流亡政府會合。
十月，唆都攻破興化軍，陳瓚被殺。唆都乘勝進圍漳州，宋守軍雖據城力戰，怎奈孤軍難支，知府何清降元。漳州失守，標志著元軍已控制了福建全境。
唆都于是乘勢進入廣東，南下進攻潮州，而遣招討使劉深統領福建水師尾追張世杰，直指淺灣。
十一月，塔出進逼廣州，并令唆都所率福建軍馬盡快泛海來會。因宋知潮州馬發拒守不降，正圍攻潮州的唆都懼失會軍之期，便舍之西去，途中與自江西南下的呂師夔部會合，遂同趨廣州。元軍重兵會聚城下，宋廣東帥張鎮孫不敢應戰，以城降元。
塔出憤恨廣州城屢占屢失，便盡毀廣州城池。
是月，元將劉深率舟師進攻淺灣，南宋流亡政府退屯珠江口之秀山（今廣東東莞虎門），數天后聞知廣州失陷，秀山有被襲的可能，又退至珠江口外的井澳（今廣東中山之南海中）。
十二月，船隊遇到颶風，船只毀壞，宋端宗幾乎落水，故驚恐成疾。過了旬余，因颶風離散的兵士始稍稍來集，「死者十四」，損失慘重。 風暴方息，劉深率元水軍又來襲擊，張世杰迎戰失利，遂奉天子遷舟于井澳之西的謝女峽，元舟追至七州洋（又名七星洋），奪船二百艘，執宋端宗之舅俞如珪以歸。
在元軍不斷追襲下，流亡于南海之中的南宋君臣，眼見福建、兩廣地區大都為元軍所占領，自己力量日益衰微，為保存最后一點實力，丞相陳宜中與張世杰，決定航海向西逃亡入占城國（今越南中南部）。
此時，已投降了元朝的安南李朝雖保持有自己的政權，并仍然不時遣使向宋廷進貢，但南宋流亡政權是斷然不敢前往的，只有前往尚與宋朝保持友好關系、且未降元的占城國。
陳宜中決定自己先往占城聯絡，讓占城國迎接南宋流亡政府到來。殿帥蘇劉義對此舉頗不以為然，駕輕舟追趕，不及而返。 陳宜中入占城后，因事情發展并不如其初意，更覺得恢復之事已不可為，遂留而不返。此后流亡政府雖不斷遣使來召，但陳宜中終不還轉。
1278年（宋景炎三年，元至元十五年）正月，停泊于海南島東北海面的張世杰還是想移師占城，便遣部將王用攻打雷州（今廣東海康），但廣西方面元軍進展神速，搶在宋軍之前控制了瓊州海峽，截斷了宋軍西去的路徑，迫使南宋流亡政府移師碙洲（今廣東雷州灣外）。
二月，塔出命令唆都還師，進攻獨守粵東一隅的潮州城，宋知潮州馬發誓死抵抗。 元軍塞塹填壕，大造云梯鵝車，日夜攻城，歷二十余天，宋軍不能支持，馬發戰死，城池始陷。唆都憤恨潮州城堅守逾年，屢攻不破，便盡屠其軍民。
攻陷潮州后，粵東遂全被元軍控制，廣西元軍亦屢遣使者招降了雷州、化州（今屬廣東）、高州（今廣東高州東北）守臣，使南宋流亡政權的活動空間更趨狹仄。
此時，元世祖忽必烈召行省左丞相塔出等人北還匯報軍情，以商議最后解決殘宋勢力事宜；命平章政事阿塔海、阿里選擇江南廉能官吏，去除冗員與不勝任者，以恢復江南經濟，穩定民心；詔令蒙古帶、唆都、蒲壽庚行中書省于福州，以鎮撫瀕海諸郡；并令沿海經略副使合剌帶領舟師南下，以增強廣東元軍對付南宋水軍的能力。
但塔出統率部分元軍主力北還，還是給了南宋流亡政府以短暫的喘息機會。
三月，文天祥復取惠州，廣州都統凌震、轉運判官王道夫再取廣州，曾淵子被任命為參知政事、廣西宣諭使，開都督府于雷州。
但這只是強弩之末，很快在元軍的步步緊逼下得而復失。
四月，因驚悸成疾的宋端宗在移駐碙洲后病勢轉危，于十五日病死，年僅十歲。
當時君臣顛簸于海濱，庶事疏略，楊太妃垂簾當政，與群臣說話猶自稱「奴」。 每逢時節朝會，陸秀夫都正笏儼然而立，有時在行途中，凄然有感泣下，拭淚朝衣盡濕，「左右無不悲慟者」。
至此天子夭亡，左右見狀，皆欲散去，陸秀夫阻止道：
「度宗皇帝一子尚在，將焉置之？古人有以一旅一成中興大業者，今百官有司皆具，士卒尚數萬，天若未欲絕宋祚，此豈不可為國邪？」
于是群臣共立年方八歲的衛王趙昺為帝，于二十一日登基，改元祥興，史稱帝昺。因陳宜中前往占城，屢召不至，故拜陸秀夫為左丞相，張世杰為少傅兼樞密副使，共同執政，而遙授文天祥為少保，奉楊太后依舊垂簾聽政；并升碙洲為翔龍縣，升廣州為翔龍府。
因地當南北通道的碙洲屹立海中，而相距不遠的雷州。控扼著西去占城的瓊州海峽，故雷州是否控制在手，對南宋流亡政府的安危關系極大。
五月，張世杰乘元軍主力北還之機，再遣部將張應科、王用率兵攻取雷州，但張應科三戰皆敗，王用因此降元。王用降后，向元將報告說宋端宗已死，帝昺初立，「士卒止有萬人，而碙洲并無糧儲，聞瓊州守臣欲給糧二萬石，海道灘淺水急，難于轉運，止有杏磊浦可通舟楫，宜急以兵守之」。
元將由此急命士卒進據杏磊浦，切斷宋軍糧道以困碙洲。 六月，張應科收拾余部，再攻雷州，兵敗而死。宋軍欲控制瓊州海峽，以打通前往占城之路的企圖徹底破滅了。
張世杰見西走占城已無可能，而困居碙洲也非良策，遂奉幼帝重返廣州沿海，屯居于崖山（也作厓山，在廣東新會南八十里海上）。
據史書記載，是時天上「有大星東南流，墜海中，小星千余隨之，聲如雷，數刻乃已」。
如此天象，似乎已昭示了南宋君臣即將全都隕落之悲壯景象。
這時元廷君臣正商議如何徹底消滅殘宋勢力，而宋帝昺所遣乞和使臣亦奉表北來，參知政事忙古歹，為此建議元帝下詔招降帝昺及張世杰諸人，但忽必烈以為南宋流亡政府已不值得下詔招降，必須以武力解決，故召江東宣慰張弘范入京覲見，授任蒙、漢軍都元帥，總兵徹底消滅殘宋勢力。
張弘范擔憂蒙古諸帥不服，請以蒙古重臣為主帥，忽必烈不從，認為「委任不專」將敗大事，并為表示寵信，又賜予他錦衣玉帶。 張弘范借機請賜尚方寶劍一柄，以督蒙古諸將服從號令，又請以李恒為副帥，忽必烈皆從之。
六月，張弘范統蒙古精兵千人返回揚州，選兵擇將，以水陸之師兩萬人分道南下。
帝昺政權建立的消息傳開，閩、廣、湖南等地義軍紛紛響應，但隨即遭到了元軍鎮壓。
為穩定東南地區，忽必烈增派文臣武將為州郡長官以加強當地的軍政統治；并命荊湖、江西、揚州舟師悉付水軍萬戶張榮實統率，守御江口；以右丞相塔出、左丞相呂師夔、參知政事賈居貞行中書省于贛州，統領福建、江西、廣東諸省事務，負責為張弘范、李恒之師提供糧餉，并為其后援。
十月，元軍數路并進，張弘范率舟師由海道南下襲擊漳、潮一帶，李恒率步騎自梅嶺南下廣東，約期會師于崖山。
阿里海牙也在廣西配合，進兵雷州，略地海南。宋瓊州安撫使趙與珞與謝明、謝富等守瓊州，率兵拒守于白沙口，但州民執趙與珞等降元，海南四州及其屬縣皆為元所有。
十一月，屯兵廣東境上的李恒軍首先進入廣東，逼近廣州。
閏十一月，宋廣州守將王道夫、凌震棄城而遁，元軍第四次進入廣州城。
次月，王道夫自崖山率兵襲擊廣州，兵敗被執。凌震統兵繼至，亦戰敗，再敗于芰塘，退還崖山。此時張弘范之舟師抵達漳州，攻破當地抗元忠義山寨一百五十余座。
是日，諜報文天祥屯軍潮州港，張弘范急遣先鋒將張弘正、總管囊加歹率五百輕騎前往突襲。
活動于粵東北的文天祥與南宋流亡政權取得聯絡后，再「乞入朝，不許」，只是加官少保、信國公。
文天祥移師潮陽縣（今屬廣東），積蓄力量，以圖再舉。鄒渢、劉子俊也招集散亡自江西來歸，使文天祥所部又振。
鄒渢請文天祥再人江西，聲稱「一入贛南，十萬眾立辦」，但文天祥認為時機尚不成熟，不從。
杜滸建議從海道北上福建，文天祥亦認為不妥。至此，張弘范之元軍自北壓來，李恒之軍已占廣州，切斷了文天祥西去之路，文天祥只得于十二月中旬撤出潮陽，準備三進江西。
但元軍在原文天祥部將陳懿的引路下，緊追不舍。二十日，文天祥來到海豐北面的五坡嶺，正休息做飯時，元軍突至，猝不及防的文天祥及其部下四散潰逃，鄒渢自刎而死，蕭明哲等死于亂兵，文天祥吞腦子（冰片）自盡未果，與杜滸、劉子俊等部將皆被執。
劉子俊自稱是文天祥，欲使元兵不再窮追，使文天祥能乘隙逃脫，但文天祥隨即也被俘至，故被元兵烹殺。只有趙孟溁一人逃脫。文天祥所領導的抗元斗爭至此徹底失敗。
是年末，元軍已從廣西、廣東方向對屯駐崖山的南宋流亡政權，形成了月牙形包圍圈，使其陷入前無援兵、后無退路的困境，徹底消滅南宋殘余勢力的時機已經完全成熟。
崖山所在水面為珠江的出海口之一，其與西面的湯瓶山對峙如門，故稱崖門，門闊僅里許，內中勢頗寬廣，中間為一港灣，可以隱藏舟船。又崖山東西相對，其岸邊水淺，每日兩潮漲落，既可乘潮而戰，也可順潮而退，地形易守難攻。
張世杰認為，此形勝之地可扼險自固，遂駐軍于此，并大造行宮，為久駐死守之計。
據陳仲微《二王本末》載，張世杰遣軍士入山伐木，造軍屋千間，起行宮三十間，正殿名慈元殿，楊太后居住；同時「拘刷人匠，蓋海院，造船只，治兵器」，歷時數月而初成。
隨著元軍漸漸逼近，有人向張世杰建議道：
「北兵若以舟師塞海口，則我師不能進退。何不先據海口？幸而勝，國之福也；不勝，猶可西走。」
但張世杰見士氣已相當低落，擔心士兵久處海上，易生離心，一旦移軍則必定潰散，不可復聚，便拒絕道：「頻年航海，何時已乎？今須與決勝負。 」
于是命令士卒將千余條大船碇泊海中，「中艫外舳」，用大索聯結起來，筑成水寨，四周起樓櫓戰棚，宛如城墻，并命宋軍焚去岸上舍屋，舍陸就舟，帝昺等人居于當中的巨艦上，戰艦四圍保護，結下一座鐵桶陣。
由于張世杰為歸宋之「北人」，故南宋君臣對他頗有戒心，而張世杰亦對隨行士卒缺乏信心，一直認為他們一遇戰陣便惜死潰逃，所以對敵每每結下鐵桶陣與元軍相抗，使麾下將士只得臨陣死戰以求生路。
當年在焦山之戰中，張世杰即聯結舟舶為陣，結果在元軍火攻下遭到慘敗，今日又祭出此策，令當日參加過焦山之戰的士卒頗感危懼，從而使士氣大受影響。
1279年（宋祥興二年，元至元十六年）正月十三日，張弘范率水軍自潮陽抵達崖山。因李恒之軍未至，自感兵力不足，而宋軍所結舟城水寨位于崖山「一衣帶水」之間，東西兩山夾峙，元軍戰船無法靠近，于是張弘范率戰艦從大洋轉至崖山南面，以控扼崖門海口。
二十二日，李恒聞張弘范兵已至，亦率麾下一百二十艘戰艦入海而來，鎮守崖山之北，與張弘范會師，對宋軍形成南北夾擊之勢。
此時南宋流亡政府尚有官員、民兵達二十萬人，戰船一千余艘，以大海船為主，尚具一定戰斗力，且占有地利。而進攻崖山的元水軍約一萬余人，步軍數萬人，有大小船只三百余艘。
元軍人數不占優勢，戰船之數亦不及南宋，且有水道不熟，駕船水手多為閩、浙人，心向南宋等不利因素，但因張世杰棄陸就船，以船結「城」，行動不便，而被元軍輕易圍困，處于十分不利的境地。
元水軍先對宋軍舟城發動了試探性攻擊，因宋軍船大城堅，難以撼動。張世杰反而數遣「游船」出擊，屢獲小勝。但張世杰「不知合變，專守法」，沒能乘勝出擊，「摧鋒直前」 ，摧毀敵軍戰艦，從而處于「專受攻」之被動挨打之中。
初戰不勝，張弘范便讓在押隨行的文天祥前往崖山勸降，文天祥不答，取出自己在經過珠江口外零丁洋時，所作的《過零丁洋》詩以明心志：
辛苦遭逢起一經，干戈寥落四周星。山河破碎風拋絮，身世飄搖雨打萍。惶恐灘頭說惶恐，零丁洋里嘆零丁。人生自古誰無死，留取丹青照汗青。
張弘范見詩后，甚為欽佩文天祥堅貞不屈、視死如歸的大無畏精神，稱譽道「好人好詩」，對他禮遇有加，不再勉強。
同時，張弘范針對宋軍的布陣特點，調整了作戰部署。
當時許多海民駕駛烏蜑小船前來增援，遭到元軍夜襲，全部被俘。張弘范用這些小船載茅灌油，「乘風縱火焚之」。
張世杰顯然已吸取了焦山之敗的教訓，戰艦外面皆涂濕泥，并懸掛水桶無數，「縛長木以拒火舟」，傾水桶以滅火，使元軍火攻戰術不能成功。
戰而無功的張弘范，便根據宋軍主要汲取崖山西山泉水的情況，暗派戰船運送騎兵登山，擊潰守山宋兵，切斷了宋軍的淡水供應，并屢屢挫敗宋軍欲奪回供水通道的企圖。
宋軍連日作戰，但因「樵汲道絕」，無淡水可飲，吃干糧十余天，渴甚，只得飲用海水，飲即嘔吐腹瀉，大大影響了戰斗力。 張弘范，命被俘歸降的張世杰之甥韓某入宋營招降，張世杰嚴拒之，并歷數古代忠臣事跡，然后說道：「吾知降，生且富貴，但為主死不移耳。」
面對這種僵持不下的局面，有元將建議在海岸山上架炮轟擊宋艦，但張弘范認為：
「炮攻，敵必浮海散去，吾分追非所利，不如以計聚留而與我戰也。」
李恒建議當「逐潮水上下，而急攻之」，為張弘范所采納。二月五日晚，張弘范命戰艦開赴宋軍舟城對面列陣，決定對屢拒招降的崖山宋軍發起總攻。
六日清晨，元軍分四路出擊，合攻宋軍：
李恒攻宋軍北面和西北角樓，張弘范攻西南方面，另兩支元軍分攻南面與西面。
李恒首先乘早潮下退從北向南順流攻擊，突入宋陣，張世杰率麾下淮兵殊死奮戰。中午時分，午潮上漲，水北流，張弘范乘潮勢指揮士兵由南向北進攻。
宋軍南北受敵，兵士奔赴迎擊，鏖戰多時，皆疲憊至極，不能再戰。
張弘范于是命戰艦「布障四匝，伏盾作樂」，預先埋伏于西北方面的元軍戰艦，應樂聲起而疾進突擊。
南宋將士起初以為元軍正在宴樂，未作防備，待發現有詐，才急忙用箭猛射。但元軍早有防備，伏在布障下面，待到宋軍箭石將盡，便鳴金撤障，發起強攻。
元軍弓弩火石交作，只見宋陣中有一艘戰艦的檣旗仆倒，其他諸艦的檣旗也紛紛倒仆，一時間有七條宋軍戰艦被摧毀，宋陣頓時混亂。
張世杰見事危急，趕忙抽調精兵入中軍，想強行掩護小皇帝的座船撤離，但因座船龐大，又與其他戰船連接在一起，無法動彈。
此時天色已近傍晚，忽然風雨交作，迷霧四塞，咫尺不辨，元軍乘勢進逼中軍，舉火燒船，宋軍大亂。
陸秀夫眼見事勢不對，為免被元軍俘虜受辱，就將船中寶物都沉于海中，仗劍逼其妻子蹈海自盡，再身穿朝服，登上帝昺的座船，背負天子投海而死。
后宮、官員、士兵紛紛隨之蹈海自盡，死者數萬人。裨將翟國秀、劉俊等解甲投降。 眼見局勢已經無望，張世杰與蘇劉義趁亂砍斷纜繩，率十余艘戰艦沖出重圍，奪港而去。
七日，「浮尸出于海十余萬人」，從海中打撈寶物的元軍士兵，發現一具身穿黃衣的小孩尸體，身負玉璽，取呈張弘范，方知帝昺已投海而死。
張世杰突圍脫險后，又返回崖山收拾殘兵，被元將劉自立擊敗，其部將士四十余人降元。張世杰欲奉楊太后擇求趙氏之后擁立為帝，以圖再起。
但楊太后聞知帝昺已死，撫膺大慟道：「我忍死艱關至此者，正為趙氏一塊肉爾，今無望矣！」遂赴海死。
張世杰將她葬于海濱，率余眾西趨占城，但軍中土豪不愿離開鄉邦，強迫張世杰回師廣東。張世杰回至恩州海陵港（今廣東陽江），宋軍潰兵稍集。
張世杰還欲擇立宗室子，再與元抗，但人心已散，而元軍又窮追不舍，使其進退維谷。 五月初，張世杰的船隊遭遇颶風，部將勸他登岸暫避，但他卻怕為奸人出賣，不允。風濤愈暴，而元艦又追及，船夫紛紛駕小舟自遁，不久颶風壞舟，張世杰溺水而死。
蘇劉義潰圍逃出，行至海上，為其部下所殺。
六月，張世杰所部將士一百六十余人降元，至此「嶺海間無復宋軍旗幟矣」，亡宋殘余力量徹底敗亡。
崖山海戰是歷時四十五年的宋、元戰爭的最后一役，張弘范于戰后在崖山北一巨石上書鐫「鎮國大將軍張弘范滅宋于此」十二字，以志紀念，明代時被削去。
崖山決戰失敗，意味著南宋流亡政權的崩潰，也標志著立國三百余年的趙宋王朝的最終覆滅，元世祖忽必烈，也直至此時才最終實現了，自古帝王都夢寐以求的「天下一統、四海一家」之「大一統」理想。
對于這一長達數十年之久的元朝滅宋大戰，元朝思想家、詩人劉因曾撰《白雁行》一詩以概言之。
詩中「北風」指崛起于北方大草原的蒙古勢力，而「白雁」為元軍征宋主帥伯顏的諧音。
詩曰：
北風初起易水寒，北風再起江水干，北風三吹白雁來，寒氣直薄朱崖山。乾坤噫氣三百年，一風掃地無留殘。萬里江湖想瀟灑，佇看春水雁來還。
（正文完）
嚴禁無授權轉載，違者將面臨法律追究。
