德祐元年（元至元十二年，1275年）四月，湖北制置副使高达以江陵降。作为当时宋军最善战的将领之一，高达因私怨长期被贾似道压制，郁郁不得志，降元之后却旋即被忽必烈任命为近似于副丞相的参知政事。人心向背，就是这么一点点累积起来的，直至嬗变。
高达既降，宋军名将所剩无几，只有李庭芝与夏贵等屈指可数之人。然而，夏贵远在淮西，李庭芝身在长江以北的扬州，作为南宋统治腹心的江南却无人可守。
宋廷此时想到了千里勤王的张世杰。
出身范阳的张世杰与刘整一样同为归正人，他少时曾跟随张柔从军，坐事归宋，曾先后在军中追随吕文德、高达等名帅，资历煊赫却仕途平平。
时为右丞相的陈宜中虽猜忌张世杰的归正人身份，一进京就撤换了后者的亲兵。但当此非常之时，国无良将，迫于形势的宋廷还是在短时间内将张世杰连升数级，至保康军承宣使，统率都督府诸军。
上任之后，张世杰不辱使命，趁元军战线过长兵力分散，且伯颜北上，连续收复了平江、常州、安吉、溧阳等江南重镇，与扬州的李庭芝所部遥相呼应。
张世杰此时酝酿着一个大计划：李庭芝自扬州出瓜洲，常州守将张彦自常州出镇江，他亲率水军直趋镇江一带的江域，“三路交进，同日用事”，不仅可以让支离破碎的宋军防线连为一片，且能重创元军于镇江至建康一线。
德祐元年（元至元十二年，1275年）七月初，当张世杰按约定率战船万余艘到达镇江焦山江域时，才发现其他两路宋军都未如约抵达。李庭芝倒是于六月底出兵了，遣姜才率军两万进攻扬州以南的扬子桥，欲打通至瓜州渡的入江之路。阿术接到告急军报后亲自来援，在张弘范的配合下，大败姜才于扬子桥，宋军死伤达一万八千余人。
张世杰只得孤军奋战。他与孙虎臣率战船万艘列阵焦山江域，每十船以铁索连成一舫，沉碇于江，横截江面，并规定“非有号令毋发碇”，决意孤注一掷，与元军决战于长江。
张世杰如此令人费解的排兵布阵，可能也事出有因，甚至是兵行险着。其一，宋军在前几次大战中均有临阵脱逃导致溃败的先例，此刻更是士气低迷，为避免重蹈覆辙，张世杰以铁索连船，“以示必死”，与破釜沉舟和背水一战并无二致；其二，宋军战船多为机动不便的海船，无风难以航行，既然在机动性上天然不如元朝水军，索性不如放弃机动性，无限强化宋军水师的体量优势。
但用兵兴一利必生一弊，偏偏张世杰“铁索阵”的致命破绽被元军迅速捕捉到了。
南宋水师布阵完成后，阿术登山眺望观察，见“舳舻连接，旌旗蔽江”，便定计火攻，“可烧而走也”。
七月初二，焦山大战启幕，宋元水军激战一上午，不分胜负。据《元史·阿术传》，阿术果断投入预备队，令张弘范船队自上游顺风而下，以正面冲击破坏宋军阵型；再派“强健善射者千人，载以巨舰，分两翼夹射”，以火箭射烧宋军战船，一时间火焰漫天。宋军战船因铁锁相连，闪避不便，“赴江死者万余人”。张世杰率后军突围，虽侥幸逃离战场，但被缴获战船达七百余艘。
行文至此，观者很容易产生这样的疑惑：张世杰难道就一点都没有汲取火烧赤壁的教训吗？但所谓庞统献连环计，曹军舰船在赤壁之战中以铁锁相连，这些都是《三国演义》的小说家言，并未出现在《三国志》这样的正史中，《三国志》中至多只有曹军“船舰首尾相接”这样的记录。更重要的是，《三国演义》写于元末明初，张世杰无可能预知到“火烧赤壁”的桥段。
焦山之败，使宋军丧失了最后一支能够阻挡元军直取临安的有生力量。《元史·世祖本纪》要言不烦：
宋人自是不复能军。