经过激烈战斗，吴军失败，张悌及部将孙震、沈莹等战死。孙皓急忙派陶濬准备领兵迎敌，做垂死挣扎，但当天晚上，拼凑起来的两万多士兵，都逃跑了。
这时东路司马伷的军队也逼近建业。孙皓见山穷水尽，无力抵抗，只得分派使者到王浑、王濬、司马伷等处请求投降。他还致书臣下，说"张良、陈平去楚，人为汉臣，舍乱就理，非不忠也''，要他们归附晋朝；还说"大晋平治四海，正是英俊展节之秋＂，要他们在归晋后，作出一番事业来。
不久，王濬的军队八万人先开进石头城，孙皓向王濬投降。正像唐朝诗人刘禹锡在《西塞山怀古》 一诗中所写的那样：
王濬楼船下益州，金陵王气黯然收。
千寻铁锁沉江底，一片降幡出石头。
