由于元军的这一活动，是在对手眼皮底下完成的。所以宋军显然对可能发生的火攻，早有防备。在很快用小船清除了火攻筏后，他们彻夜都高度戒备。位于全军后方坐镇的贾似道，却没有对部署做必要的调整。他期望继续以即将进攻的态势来组织对手。但他的部署，也让战斗不强的宋军分散在长江两岸。之后的几天里，整支舰队也需要时刻提防下一轮火攻的来临。
经过5天的折腾，南宋守军已经在神经高度紧张的状态下，显出疲态。处于兵力弱势的蒙元军队，则在21日主动发起攻击。这一举动显然出乎了贾似道的预料，也让很多执行命令的前线将领，不知所措。当元军的水师与两岸的步骑兵同时开进，疲惫不堪的宋军已经被浩大的场面所震撼。
整场战役，首先以蒙元军提前布置好的投石机打响。这些来自西方的致命攻城武器，在射程上超过了宋军手拉式抛石机。南宋的战船上虽然有投石机，但大都是单兵使用的最小型号。面对敌人炮兵阵地射来的石弹，毫无还手之力。大量的主力船只被铁索绑定，在得到命令前是不准松绑的。于是，当容易成为目标的大船被命中浸水后，与其绑在一起的数艘船只也几乎失去了机动力。船上水师，则在被动挨打中士气大跌。
之后的第二轮石弹，落入了两岸宋军的阵地。他们由于摆出静态防御的三叠阵，无法及时调整所谓位置。回回砲虽然射速较慢，却依然在心理上对守军有着巨大冲击。蒙元的骑兵也很快在三叠阵外围，与宋军骑兵交手。战斗力羸弱的后者，很快被蒙古人从亚洲各地搜罗的骑兵武士们击溃。位于内侧的南宋步兵，依然尝试用弓弩还击。但很快赶上来的蒙元宋军，也用一模一样的武器，向只能站着不动的守军射击。
