南宋灭亡后，未降的南宋各势力仍在各地抗元，使元军损失不小。元世祖忽必烈决定起兵征讨，他任张弘范为蒙古、汉军都元帅，李恒为副元帅，率水路两师二万南下。
公元1279年（元世祖至元十六年）正月初二，大军到达甲子门，俘获了宋朝斥候将列青、顾凯。十三日元军进抵厓山（今库新会县南海中）。张弘范命文天祥作书招降张世杰，遭到了拒绝，书写了著名的《过零丁洋》，其中“人生自古谁无死，留取丹心照汗青。”两句流传至今。
这时宋军将一千多艘战船停于海上，并在上面驾起楼橹，就像城墙一样。张弘范率船队冲击过去。由于厓山东西两峰对峙，北面水浅，船不涨潮就很难行进。张弘范便从山东面转向大洋，逼近宋军，同时又遣兵切断宋军汲水的道路。二十三日元军将领李恒率广州战船前来会战，以哨船阻截于厓山北面。
双方交战之前，有人建议用火炮轰击宋军，张弘范认为用炮轰，敌船必然四处逃散，不如直接交战。
二月初六晨，元军发起总攻，共分兵四路分别从东南西北四面进攻，张弘范亲率一军从西面距离守军只有一里多远。他下令速战速决，以免敌军逃跑。他先指挥北面李恒军趁涨潮发动攻击，但出师不利，李恒只得顺潮而退。张弘范只好率各路战船一齐进攻，他们在船尾搭起战楼，用巨大布幔档着，并令士兵们靠在盾牌后伏于船上。宋军的箭如雨一般射来，元军士兵伏在船上一动不动。在双方战船就要靠上时，元军突然撤去布幔，用箭石发动了猛烈的反攻，顷刻之间击败了宋军，宋军将领瞿国秀、刘浚投降。张世杰、刘义、张达、苏景瞻等十九只船突围逃走。丞相陆秀夫与卫王赵昺投海自尽。宋朝印玺也落入了元军手中。
四月八日，张世杰等人在逃往交趾途中遭遇风浪袭击，在海陵山（今广东阳江市南海陵岛）坠水而死。至此南宋残余势力全部被元军消灭张弘范为了纪念这次南征胜利，在厓山南面刻石立碑。