五月，與行朝取得聯係。六月，移同督府至船澳，要求去厓山入朝，被張世傑阻攔。
六月，元世祖以張弘範為蒙古漢軍都元帥，進取閩、廣。張弘範薦李恒為副。
八月，授少保信國公，母曾德慈被封為齊魏國夫人。疫病流行，多次請求移軍入朝合兵抗元，均遭拒絕，寫信給左丞相陸秀夫提出抗議。
九月初七，曾德慈染疫而死。後長子道生病死惠州，年僅十三歲。要求文璧將其次子文陞過繼給自己為子，文璧慷慨應允。
十一月，進駐潮州潮陽縣。討伐叛賊陳懿。謁唐張巡、許遠“雙忠廟”，作詞《沁園春》，自勵忠義。
十一月，張弘範與李恒從海陸兩路夾攻文天祥。
十二月十五日，移屯海豐，準備入南嶺進江西。十二月二十日，至海豐以北的五坡嶺，正吃午飯，被陳懿引領的敵騎突襲。文天祥自殺未遂，被俘。同督府將士被殺七千多人。四女監娘、五女奉娘遇難。
宋帝昺祥興二年己卯，元世祖至元十六年（1279） 四十四歲
正月初二，張弘範下海追尋南宋行朝，囚文天祥於舟中同行。十二日，作詩《過零丁洋》。十三日至厓山。十五日，張弘範要求寫信勸降張世傑，文天祥抄《過零丁洋》作答。
二月初六，宋、元兩軍大戰厓山海上。南宋敗亡，陸秀夫抱趙昺投海，戰死及殉難者十餘萬人。文天祥目睹宋亡，哭以《二月六日，海上大戰》長詩。
二月中旬，張世傑在南恩州螺島墜海溺亡。文璧以惠州降元。
三月十三日，至廣州。四月二十二日，被都鎮撫石嵩押送北上大都。自南安軍至豐城絕食八日。至建康逗留兩個多月。一路感懷吊古，抒發誌節，詩作頗多。
十月初一，到達元大都。叛臣留夢炎、廢帝趙 等向文天祥勸降，均遭拒。元朝平章阿合馬召見文天祥，文天祥長揖不跪。十一月初九，提審中麵對丞相孛羅、平章張弘範，堅強不屈，據理駁辯。
十二月十一日，獄中見靈陽子，聽他講道，“指示以大光明正法”。
元世祖至元十七年庚辰（1280） 四十五歲
正月，集杜詩五言絕句二百首，編為《集杜詩》。編輯被俘後所作詩集《指南後錄》。跋《指南後錄》。
春，收到女兒柳娘信，得妻子歐陽氏及女兒柳娘、環娘消息。致信長妹文懿孫，附以《邳州哭母小祥》、《過淮》及《亂離歌六首》等思親詩。
五月，文璧至大都。
八月十五日，獄中會原宋朝宮廷琴師汪元量，聽他彈奏《胡笳十八拍》琴曲。十月，再會汪元量，贈以集杜詩《胡笳曲（十八拍）》，中有“自斷此生休問天，看射猛虎終殘年”之句。
是年，張弘範病逝。漳州佘族山寨等地民眾起義，聚眾數萬。
元至元十八年辛巳（1281） 四十六歲
正月初一，致信繼子文陞，勉以忠孝。
五月十七日暴雨，牢房盈水，惡氣襲人。六月，作《正氣歌》。是年，文璧被授為臨江路總管兼府尹。夏日，文璧與文懿孫南歸。
元至元十九年壬午（1282） 四十七歲
正月初一，作《集杜詩》自序。編定《指南錄》、《集杜詩》、《指南後錄》，並編平生經曆《紀年錄》。
春，作絕筆《自讚》，準備臨刑時夾於衣帶間。
是年春，妙曦和尚進言：“十一月，土星犯帝座，疑有變。”未幾，報中山府薜保住聚眾數千，要來劫取文丞相。又截匿名書，曰：“兩衛軍盡足辦事，丞相可以無慮。”“先焚城上葦子，城外舉火為應。”經太子真金上奏，京師戒嚴，並將趙 等趙氏宗室遷出大都。
三月，益都千戶王著與高和尚等合謀，夜入京城擊殺中書左丞相阿合馬。
八月，接南宋降臣王積翁、謝昌元信，傳忽必烈謀授大任諭旨，複書拒絕。
十二月初八，被召至宮內見忽必烈，長揖不拜。忽必烈許以中書宰相之職，再拒。
初九，再被宰執奏請賜死，麥術丁力陳，忽必烈遂作決定。當天，在大都柴市刑場慷慨就義。忽必烈突然反悔，急令停刑，已晚。
初十，妻歐陽氏奉旨收屍，張弘毅與江南十義士前來相助，扶柩葬於都城小南門外道旁。次年，張弘毅攜遺骸歸廬陵。