元朝水師看到火攻沒有成功，於是將海灣封鎖，並用陸軍斷絕宋軍汲水和砍柴的道路。麵對這樣的情形，宋軍隻好吃幹糧、飲海水十餘日，士兵因此出現了嘔泄的症狀。
後來，宋將張世傑率蘇劉義和方興日大戰元軍，張弘範生擒張世傑外甥韓某，用其向張世傑招降，三次都沒有成功。
二月六日，元將張弘範想要對宋軍采取猛攻的策略，此時，元軍中有人建議先用火炮，張弘範卻認為火炮打亂宋軍的一字陣型後，容易令其撤退。
第二天，張弘範將其軍分成四部分，宋軍的東、南、北三麵皆駐一軍，弘範自領一軍與宋軍相去裏餘，並以奏樂為以總攻訊號。
最初，北軍乘潮進攻宋軍北邊失敗，李恒等順潮而退。
後來，元軍假裝奏樂，宋軍聽到後，以為元軍正在宴會，便放鬆了警惕。
正午時，張弘範命水師從正麵進攻，用布遮蔽預先建成並埋下伏兵的船樓，以鳴金作為進攻訊號。各伏兵負盾俯伏，在矢雨下駛近宋船。
當兩軍的船艦接近時，元軍鳴金撤布，與宋軍展開交戰，瞬間連破七艘宋船。宋師大敗，元軍一路打到宋軍中央。
張世傑看到大勢已去，於是抽調精兵，同蘇劉義帶領餘部十餘隻船艦斬斷大索突圍而去。
當時，宋帝趙昺的船在軍隊中間，四十三歲的陸秀夫看到突圍無望，便背著八歲的趙昺跳海自殺。隨行十多萬軍民也相繼跳海自殺。
3.宋帝的蹤跡
崖門海戰後，海上浮屍十萬。陸秀夫的屍體被百姓找到，並安葬起來。
而小皇帝趙昺的屍體則被元軍找到，當時，元兵看到一眉清目秀的小孩身穿龍袍，頭戴皇冠，身上還掛著一個玉璽，於是將玉璽交給張弘範，張弘範看到玉璽後，確認玉璽的主人便是宋帝趙昺，便派人將其尋回，可是趙昺的屍體已經下落不明。據說，當年百姓將宋帝趙昺的屍體埋葬在了廣東深圳赤灣村裏，至今仍存。
此外，戰後，張世傑希望以楊太後的名義再找宋朝趙氏後人為主，再圖後舉。但是，楊太後在聽聞宋帝趙昺的死訊後，也赴海自殺，張世傑將其葬在海邊。
隨後，張世傑在風雨中溺死於平章山下（約今廣東省陽江市西南的海陵島）。
崖門海戰宣告了元朝最終消滅宋朝，統一了全中國。
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海戰之後的千古之謎
1.崖門失璽
據說，當年崖山海戰宋軍大敗後，太傅張世傑見大勢已去，決定乘黑夜霧濃的時機衝出元軍的包圍，派小船去接宋少帝趙昺。
丞相陸秀夫擔心皇帝被俘後受辱，堅決不讓少帝上船。他先讓妻子投海殉國，然後自己背起九歲的幼帝趙昺，用白綢綁住，又拿出玉璽係在幼帝腰下，走到奇石上，縱身跳下，葬身於崖海之中。
從此，宋朝玉璽沉落於崖門海底，隻有刮風下雨時才偶而露出海麵。
?2.蟠龍山桔
現在，崖山一帶生長一種與眾不同的山桔樹，如果將樹幹上的皮剝去，會看到酷似蟠龍的花紋纏其上，因此，這種山桔樹被稱作"蟠龍山桔"。
相傳，當年宋帝趙昺從硇洲來崖門的路上遇上暴雨，衣服都濕透了，便讓太監將衣服曬幹。
於是，太監將龍袍晾曬在山桔樹上。龍袍曬幹後，太監去收袍，卻發現袍上的龍已經不見了。
群臣都非常驚異，趕緊命太監尋找龍的去向。太監找了很長時間，最後在曬龍袍的地方，撥開山桔枝，發現一條條龍盤在樹幹上，原來龍袍上的龍己跑到山桔樹上了。
由於這種山桔樹有似龍的花紋，附近百姓將其製成具有天然特征的蟠龍煙鬥和蟠龍拐杖。
3.宋少帝的下落
現在，在深圳蛇口的一片竹林裏發現一座灰砂墳，墓碑書有"大宋祥慶少帝之陵"，"趙氏三派裔孫同立"，"辛亥年吉旦"等字樣。對於這座陵墓，有人認為它是宋帝趙昺的陵墓，也有人認為它是趙昺的哥哥趙昰的陵墓，這個爭議持續了很長時間。
據說，當年宋少帝趙昺的遺骸浮出海麵後，有群鳥伏在他的屍體上，遮住了少帝遺骸，屍體隨海水漂流，一直漂到赤灣（今深圳蛇口）。
有一天，廟祝去海邊巡視，忽然看到海麵上有一具浮屍，上有群鳥遮蓋保護。廟祝認為這具浮屍一定是異人的遺骸，於是想辦法將其拖上岸來。
待浮屍上岸後，群鳥飛去，露出一具身穿黃袍龍衣的童屍。廟祝認出這是少帝趙昺的遺骸。此時，海邊天後廟裏的一根棟梁突然塌下，對於這一奇怪現象，廟祝和鄉紳父老認為這是天後娘娘要用此棟梁給少帝做棺材，於是他們為少帝做了棺材，並將其葬於天後廟西邊的小南山下。