Bài chi tiết: Trận Nhai Môn

Để đối phó với quân Nguyên do Trương Hoằng Phạm thống lĩnh, Trương Thế Kiệt cho xích cả ngàn con thuyền của quân Tống lại với nhau nhằm che chở cho chiếc thuyền của Tống Đế Bính nằm ở trung quân. Các thuyền chiến của quân Tống đều được trát bùn để chống hỏa công. Tuy quân Tống có lực lượng đông tới 200.000 người nhưng thực tế trong số này có rất nhiều quan lại, người hầu, chưa kể tới hoàng gia nhà Tống vốn không hề thích hợp với việc phòng thủ lâu dài trong điều kiện khó khăn trên biển.

Sau khi thường xuyên hứng chịu những cuộc đụng độ nhỏ trong nhiều ngày, quân Tống không hề chuẩn bị cho một cuộc tấn công lớn của quân Nguyên vào ngày 18 tháng 3 năm 1279. Lực lượng ô hợp và mệt mỏi của quân Tống nhanh chóng bị quân Nguyên thiện chiến áp đảo, kết quả là đội hình chiến thuyền Tống trở nên hỗn loạn và vượt ra khỏi tầm kiểm soát của Trương Thế Kiệt.

Trong lúc ông đang dẫn thuyền tới bảo vệ Tống Đế Bính thì đại thần phụ chính Lục Tú Phu do thấy tình thế tuyệt vọng của quân Tống đã quyết định ôm nhà vua nhảy xuống biển tự tử. Cái chết của vua Tống đã kéo theo sự tự tử của nhiều người Tống khác và kết thúc luôn hy vọng kháng chiến của Trương Thế Kiệt và những người ủng hộ nhà Tống. Quân Tống đại bại còn Trương Thế Kiệt sau khi thoát khỏi Nhai Môn đã dong thuyền ra biển và mất tích trong một trận bão.