十一月，进驻潮阳县。潮州盗贼陈懿、刘兴多次叛附无常，为潮阳人一大祸害。文天祥赶走了陈懿，抓住刘兴，杀了他。十二月，赶赴南岭，邹洬、刘子俊又从江西起兵而来，再次攻伐陈懿的党羽，陈懿于是暗中勾结张弘范，帮助、引导元军逼攻潮阳。文天祥正在五坡岭吃饭，张弘范的军队突然出现，众士兵随从措手不及，都埋头躲在荒草中。文天祥匆忙逃走，被元军千户王惟义抓住。文天祥吞食龙脑，没有死。僚属、士卒大多被抓获杀害。
文天祥被押至潮阳，见张弘范时，不肯行跪拜之礼，张弘范于是以宾客的礼节接见，同文天祥一起入厓山，要他写信招降张世杰。文天祥说："我不能保卫父母，还教别人叛离父母，可以吗？"因多次强迫索要书信，文天祥最后创作了《过零丁洋》，诗尾说："人生自古谁无死，留取丹心照汗青。"张弘范看后，笑着将其收藏。厓山海战后，宋朝彻底灭亡，元军置宴犒军，张弘范说："丞相的忠心孝义都尽到了，若能改变心意，像侍奉宋朝那样侍奉大元皇上，不失宰相之位。"文天祥含泪说："国家沦亡却不能补救，作为臣子，死有余罪，怎敢怀有二心苟且偷生呢？"张弘范感其仁义，派人护送文天祥到京师。
从容殉国
文天祥在路上，八天没有吃饭，仍然没死，才又吃饭。到达燕京，馆舍侍员殷勤、陈设奢豪，文天祥没有入睡，坐等天亮。于是移送兵马司，令士卒监守。当时元世祖忽必烈多次搜求有才能的南宋官员，王积翁说："南宋人中没有谁比得上文天祥的。"忽必烈于是派王积翁去传达圣旨，文天祥说："国家亡了，我只能以死报国。倘若因为宽赦，能以道士回归故乡，他日以世俗之外的身份作为顾问，还可以。假如立即给以高官，不仅亡国的大夫不可以此求生存，而且把自己平生的全部抱负抛弃，那么任用我有什么用呢？"王积翁想与宋官谢昌元等十人一起请释放文天祥为道士，留梦炎不同意，说："文天祥放出后，又在江南号召抗元，置我十人于何地？"此事于是作罢。文天祥在燕京共三年，忽必烈知道文天祥始终不屈，同宰相议论放了他，遇上有人以文天祥起兵江南西路的事为借口，结果没有被释放。
至元十九年（1282年），福建有一僧人说土星冒犯帝坐星，怀疑有变乱。不久，中山有一狂人自称"宋主"，有兵千人，想救出文天祥。京城也有未署名的书信，说某日火烧蓑城苇，率领两侧翼的士兵作乱，丞相就没有忧虑了。当时大盗刚刚暗杀了元朝左丞相阿合马，于是命令撤除城苇，迁徙瀛国公及宋宗室到开平，元朝廷怀疑信上说的丞相就是文天祥。
