張世傑確實沒有什麼軍事才略，他以為此地天險可守，乃遣人入山伐木，造行宮30間，軍屋3000間。當時，宋朝殘存的官民軍士尚有20餘萬，多居於船上。
時任元朝江東宣慰使的漢將張弘範立功心切，他回大都入覲忽必烈，建議說：“張世傑立衛王（趙昺）於海上。閩、廣響應，宜派大軍剿滅，免留後患！”
忽必烈大喜，立命張弘範為蒙古、漢軍都元帥。
陛辭之日，張弘範這個蒙古鷹犬深知韜晦之策，假意推辭主帥之職：“國朝軍製，無漢人典蒙古軍者。臣乃漢人，恐乖節度，願陛下派親信蒙古大臣為帥，與我一道南征。”
忽必烈深知張氏家族二世為蒙古效命，賜錦衣、玉帶以表示對他的絕對信任。
張弘範不要錦衣、玉帶，提出：“奉命遠征，無所事於衣帶也。如能得陛下賜以劍甲，則為臣可仗聖上威靈，令行禁止，無往不克！”
忽必烈聞言壯之，賜張弘範尚方寶劍，表示：“劍，汝之副也。有不用命者，以此處之！”
於是，張弘範薦李恒為自己的副手，至揚州後，發水陸精兵2萬，分道南下。
元軍舟師四至，從海道攻襲漳州、潮州、惠州等地，數敗宋軍，並最終在海豐生擒了文天祥。步軍方麵，元將李恒越過大庾嶺，攻占廣州。
節節失利之餘，張世傑也從潮陽港乘舟入海，退保厓山。
張世傑手下有謀士相勸：“北兵以舟師堵塞海口，則我軍進退失據，不如率先主動出擊，占據海口要地。如果得勝，國之福也；如果不勝，猶可西走。”
張世傑思之良久，自忖宋軍久漂海上，士卒離心，怕主動進攻失敗後，會導致軍卒立刻潰散，便表示不同意。“頻年航海，何時可已！今須與北軍正麵一決勝負！”
於是，他命人焚毀岸上所建數千間簡易房屋，把千餘艘大船牢結成一字陣，沉錨於海，中艫外舳，貫以大索，四周起樓柵如城堞狀，奉宋帝居於舟中，以示必死之態，想和元軍決戰。
此前，宋軍已被阿術縱火燒船而得慘敗，張世傑不汲取教訓，仍舊出此下策，真是天時人事，均使宋朝一步一步踏向覆亡深淵。
當然，張世傑已考慮到既是族弟又是敵將的張弘範火攻的可能性，命人在戰艦外塗滿厚厚一層濕泥。
祥興二年（1279年）正月，元軍統帥張弘範指揮元軍進攻。
厓山以北水淺，元軍怕大舟擱淺，便從厓山以東轉而南駛。他們進入大海後，從海口進薄宋軍水城。同時，元軍出奇兵，斷絕宋軍陸上的汲水之路。
由於宋軍船大陣牢，元水軍衝撞不成，張弘範就派人在木柴上澆上膏油，乘風縱火。甭說，由於張世傑事先派人在各船外層塗泥，元軍火攻並未得手。
猛攻不成功，張弘範派在自己軍中任職的張世傑外甥三入宋營，勸降這位族兄。雖與張弘範同族，又有外甥相勸，張世傑仍舊正氣凜然，對外甥說：“我知道，如果投降，不僅能保命，還能得享富貴榮華。但我已經立下誓願，定以死報答宋恩，此誌難移！”
見張世傑外甥說降不成，張弘範又逼迫被俘的文天祥寫信招降。
文丞相不從，表示：“我不能捍衛父母社稷，卻教人背叛父母社稷，絕對不可能！”
張弘範再三催迫，文天祥便當其麵書寫《過零丁洋詩》示之。張弘範讀到“人生自古誰無死，留取丹心照汗青”之句，不由肅然起敬。
苦笑之餘，他不再強求文天祥寫招降書。
張弘範仍派人多次臨陣向厓山宋軍喊話：“汝陳丞相（宜中）已逃，文丞相（文天祥）已被執，汝等又欲何為！”
厓山士民皆不答，無一人叛降。
招降不成，張弘範命元水軍封鎖海口。由於汲水道絕，張世傑手下的宋軍隻得喝海水，皆困於嘔瀉，戰鬥力劇減。即使如此，張世傑仍率宋軍與元兵日夜大戰不已。