清軍渡過淮河，繼續向東南進犯。史可法趕到天長，盱眙已被清兵包圍。他急令各地將領發兵救援。哪知盱眙守將卻已投降了清軍，其中一支援兵全軍覆沒。這種形勢之下，史可法隻能到後方去布置揚州的防禦了。他冒著傾盆大雨，連夜奔回揚州。到揚州後，史可法立刻發出火急軍事文書，要各鎮派兵救援揚州。可各鎮將官隻重私利，不顧大局，竟沒有一個聽命而來。這樣，清軍在攻下淮安、泗州之後，一路直奔揚州，不曾遇到任何抵抗。四月中旬，清兵已至揚州城外。
早在前一年八月，清軍開始向南進兵的時候，清攝政王多爾袞就曾給史可法寫過一封信，大意是：清朝打敗了農民軍，建都北京，是全國唯一合法的政權。南明建國，是坐享其成，大不應該，所以應當去掉國號。他先談清兵如何眾多，投鞭甚至可以斷流，即使長江天塹也擋不住清朝大兵；接著又說，如果福王能夠削去明朝國號，歸順清朝，南明的君臣都可以封王封侯，享受高官厚祿。
對於清廷的威脅和利誘，史可法毫不動心。在回信中，他嚴正地駁斥了多爾袞。他說：明朝在劇烈的事變中建立一個政府是完全必要的；明朝有難之時，清軍乘機入侵並占領土地，是極其不義的行為。史可法最後表示：“法處今日，鞠躬致命，克盡臣節，所以報也。”早在奉命來揚州督師的時候，史可法就說過：“事情的禍福成敗很難估計。諸葛孔明說過‘鞠躬盡瘁，死而後已’，這是最好的道路。”史可法決心用他的行動來實現這個崇高的願望，抗清到底，決不屈服。
多鐸帶領清兵到達揚州城外後，並不立刻攻城，而是先派降將李遇春拿著招降書去勸史可法投降。李遇春剛剛走到城邊，就遭到史可法的迎頭痛罵。接著，城頭上萬箭齊發，李遇春隻好抱頭逃回。當天，多鐸又差人拿著勸降的令旨到城門口叫門求見。史可法派兩個勇健的士卒縋下城去，把來人和多鐸的信一齊投入河中。多鐸還不死心，一連給史可法寫了五封信，勸史可法投降，史可法看也不看就把信燒掉了。看到史可法這樣堅決，將士們抗敵的決心也就更加堅定了。
誘降史可法的計劃接二連三地失敗以後，多鐸終於怒不可遏，他命令清軍把揚州城圍得水泄不通。這時候，有兩個明軍將領忍不住困守孤城的艱苦，開始動搖了。一天夜裏，他們背著史可法，帶領本部官兵偷偷出城，投降了清軍。這樣，揚州城中的明軍防守力量就更加薄弱了。
這件事發生以後，就常有三三兩兩的士兵在黑夜裏私語，有的要到城外去投降清軍；有的主張在城中搶劫一番，再行逃走。史可法時常親自巡營，這些話恰好被他聽入耳中。他見軍心已經渙散，料到揚州難保，但是局勢至此，又怎能不盡最後的努力？於是，他傳令集合全體官兵講話，說：“這幾日軍情尤為緊急，淮安已經失守。揚州為江北的重鎮，如有閃失，南京難保。切望大家一致努力，不分晝夜，嚴密防守。如有膽敢造謠生事，惑亂人心者，定要按軍法治罪！”
中軍把他的命令連續傳達了兩次，士兵們卻都一聲不響。史可法第三次命令擊鼓傳令，下麵仍沒有反應。史可法心中又急又難過。想到國家的前途，他不禁放聲大哭。中軍取火照明，隻見史可法的戰袍已經被血淚沾濕。士兵們見此光景，都大受感動，不約而同地喊道：“我們一定盡力守城!”於是，史可法下令把軍隊分成三部分：一部分迎敵，一部分守城，一部分巡查。他隨後宣布臨陣軍令說：“上陣不利，守城；守城不利，巷戰；巷戰不利，短接；短接不利，自盡！”曆史上著名的揚州保衛戰開始了。局勢已經十分危急了，史可法寫下一封絕命書給他的母親和妻子，說他“早晚必死”，表明了他以死報國之心。
四月二十二日，清軍緊逼揚州城下，開始用紅夷大炮攻城。炮彈有小壇子般大小，打壞了好幾處城牆。史可法命人用大沙袋堵住缺口，繼續戰鬥。全城軍民英勇抗戰，團結一致，保衛揚州。清軍自侵入關內，所過之處，從未遇到像揚州這樣頑強抵抗的。這一次，清軍遭到空前猛烈的抗擊，死傷很是慘重。四月二十五日，清軍統帥多鐸下令對揚州發動總攻。揚州舊城的西門最為險要，史可法便親自在這裏守衛。清軍集中大炮的火力向城的西北角轟擊。城牆經不住炮火，一塊塊地坍落下來。很快，清軍就從被轟開的一處缺口蜂擁而入。
史可法看到城被攻破，已經無險可依，立刻拔劍自殺。這時候，在他身邊的參將許謹和副將莊子固一齊上前抱住了他，史可法鮮血已經濺滿了衣襟。許、莊二將正要保護史可法下城，卻同時中箭身亡。這時，史可法看見對麵來了許多敵兵，便大喊道：“我就是史督師!”清兵大吃一驚，立刻上前將他捉住，送到新城南門樓上去見多鐸。多鐸見了史可法，十分恭謹地說：“史先生，我從前曾經屢次托人送信給你，都被退回來了。今天先生已為明朝盡到忠義，我大膽請先生替我們大清收撫江南地方，不知先生肯不肯?”史可法聞言大怒，斥道：“我是大明臣子，豈肯苟且偷生，做萬世罪人？頭可斷，身不可屈!”多鐸見史可法依舊毫不動搖，知道誘降不會成功，便說：“你既然是忠臣，索性殺了你，成全你的名節吧!”史可法道：“與揚州城同存共亡，這是我的心願。你把我碎屍萬段，我也甘心情願，但請千萬不要殺害揚州城的百姓!”
就在揚州南城樓上，史可法慷慨就義，年僅44歲。
44年前，史可法的母親臨盆之際，曾夢見文天祥走進他家，隨後就生下了史可法。44年後，史可法以身殉國，與文天祥殊歸同途，冥冥中似有天意。後人悼念史可法的句子就有“生來自有文信國，死而後已武鄉侯”。
與史可法一起犧牲的，還有知府任民育、部將乙邦才、幕客盧渭等數十人。總兵劉肇基帶領餘部400人和城中人民一起與清軍繼續巷戰，殺死清軍數百，一直戰鬥到最後，人盡矢絕，沒有一個人投降。史可法衣冠塚多鐸痛恨揚州軍民的英勇抵抗，下令清兵屠城十日。這就是曆史上所說的“揚州十日”。
史可法沒有兒子，他生前讓副將史德威作為自己的後人，繼承自己的遺誌。史可法殉難後不久，史德威便回到揚州城內去尋找他的遺體。經過清軍大屠殺，揚州城裏大街小巷到處堆滿了死屍，當時正值夏天，天氣炎熱，許多屍體已經腐爛，無法辨別出麵目。史可法的遺體最終沒有找到。
第二年清明節的後一天，史德威拿著史可法生前穿用的袍子和笏板，舉行了招魂祭禮，將這些埋葬在揚州城廣儲門外的梅花嶺，並在墳右立碑封土。
由於沒有找到史可法的遺體，各地起義隊伍往往假借史可法的名義號召人民進行抗清活動。史可法死後不久，就有一個江蘇鹽城人自稱是史可法，領導人民在淮浦一帶起義。之後，又有做過史可法的幕客，身材相貌和史可法很相像的浙江人厲韶伯，也用史可法的名字，聚集好幾百人起兵反清，並且一度攻下安徽的幾個城市。
看到史可法在人民中間的巨大影響，為了穩定民心，清朝統治者對史可法的母親和妻子予以優待。到了乾隆年間，出於對史可法忠君報國的思想的敬佩，清朝還在揚州史可法的墓前建祠立碑，追諡史可法為“忠正”公。
揚州史公祠裏掛著一副著名的對聯：
數點梅花亡國淚，二分明月故臣心。
梅花、明月、亡國、故臣，這些蒼涼悲切的詞藻，至今還讓人們油然想起300多年前那位以身許國的民族英雄——史可法。
史可法之所以至今被人傳頌，並不是因為他治軍、治國的才能，而是因為他的忠貞。他為了挽回敗局、為了大明東山再起，傾盡了全部心血。也許他這種企圖以一人之力阻擋曆史車輪前進的行為有些笨拙可笑，但他那種忠誠不屈的精神卻是世界上每個民族都不能缺少的，也是最可貴的。“楊柳城邊懸落日，梅花冷豔伴孤忠”，史可法的高風亮節，為他贏得了千古英名。