二月六日癸未，张弘范预备猛攻，元军中有建议先用火炮，弘范认为火炮打乱宋军的一字阵型，令其容易撤退。明日，张弘范将其军分成四份，宋军的东、南、北三面皆驻一军；弘范自领一军与宋军相去里余，并以奏乐为以总攻讯号。首先北军乘潮进攻宋军北边失败，李恒等顺潮而退。元军假装奏乐，宋军听后以为元军正在宴会，稍微松懈了。正午时段，张弘范的水师于是正面进攻，接著用布遮蔽预先建成并埋下伏兵的船楼，以鸣金为进攻讯号。各伏兵负盾俯伏，在矢雨下驶近宋船。两边船舰接近，元军鸣金撤布交战，一时间连破七艘宋船。宋师大败，元军一路打到宋军中央。这时张世杰早见大势已去，抽调精兵，并已经预先和苏刘义带领余部十余只船舰斩断大索突围而去。赵昺的龙舟在军队中间，四十四岁的陆秀夫见无法突围，先将自己的老婆儿子赶下海，接着便对赵昺申明大义，赵昺被吓得哭作一团。接着陆秀夫便背着8岁的赵昺跳海而死。不少后宫和大臣亦相继跳海自杀。这一天是公历3月19日。《宋史》记载七日后，十余万具尸体浮海。张世杰希望奉杨太后的名义再找宋朝赵氏后人为主，再图后举；但杨太后在听闻儿子的死讯在后亦赴海自杀，张世杰将其葬在海边。不久张世杰在大风雨下溺死于平章山下（约今广东省阳江市西南的海陵岛对开海面）。
文天祥因早前已在海丰被俘，正好拘禁在元军船舰上目睹了宋军大败和赵昺蹈海的惨剧；曾作诗《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》悼念：
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，未有锋猬交沧溟。
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。
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。
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。
