忽必烈虽不愿“释”，却也不忍“杀”，他的态度更像是“拖”，等待文天祥回心转意。《宋史·文天祥传》中有一段话颇能诠释忽必烈这种微妙心理：“我世祖皇帝以天地有容之量，既壮其节，又惜其才，留之数年，如虎兕在柙，百计驯之，终不可得。”
这么一拖就是三年。在这三年的狱中生活里，文天祥编定了入狱前后写就的《指南录》和《指南后录》两部诗集，《正气歌》即收于《指南后录》；全新写了《集杜诗》和自编年谱《纪年录》，尤其是集杜甫诗句而成的《集杜诗》两百首，被视作宋元鼎革的“诗史”。
至元十九年（1282年）八月，忽必烈询问群臣：“南北宰相孰贤？”群臣一致认为：“北人无如耶律楚材，南人无如文天祥。”
忽必烈有意拜文天祥为相，文天祥听说后，写信给降元的旧日同僚王积翁等人：“天祥不死，而尽弃其平生，遗臭于万年，将焉用之？”
直到此时，忽必烈还未对文天祥萌生杀心，还是想不释不杀，继续关着。
但就是在这年冬天，连续发生了几件事，促使忽必烈不得不尽快做个了断。
有一名善谈星象的福建和尚妙曦，向忽必烈进言：“十一月，土星犯帝座，疑有变。”
恰在此时，中山府（今河北定州市）有个叫薛保住的人，聚众二千，自称是“真宋幼主”，号称要来大都劫狱救出文丞相。
一时间，大都人心惶惶，沸反盈天。
为此，元廷紧急将瀛国公赵等赵宋宗室从大都迁往上都。
也因此，如何处置文天祥成为元廷的当务之急。
看到这里，很多人会觉得，忽必烈与元廷是不是神经过敏，过于小题大做了？
这里还应该补充一个重要信息。这年春天，也就是至元十九年（1282年）三月，大都发生了震惊宇内的“击杀阿合马事件”。王著、高和尚等人假扮太子真金，以太子回京的名义令阿合马出迎，当阿合马来到东宫门口，王著用袖藏的铜锤当场将他击杀。阿合马之死，对忽必烈的震动甚至要超过李璮之乱，他怀疑王著背后的操控者是儒臣士大夫集团，对他们彻底失去了往日的信任与爱重。
正是在阿合马之死的背景下，星象与民变的政治冲击力才被无限放大，忽必烈在文天祥问题上长期展现出来的耐心、自信、宽容与理想主义，也被猜疑、妄想、偏见与不安全感所笼罩。
当然，忽必烈仍非杀文天祥不可，他还想给文天祥，也给他自己最后一次机会。
忽必烈决定亲自劝降。
至元十九年（1282年）十二月初八，文天祥被忽必烈召入元官大殿，“长揖不拜”，左右强逼他下跪，甚至用金棍打伤了他的膝盖，文天祥仍挺立不动。
忽必烈没有在跪拜礼上过多纠缠，让人传话：“汝以事宋者事我，即以汝为中书宰相。”
文天祥坚定地回答：“天祥为宋状元宰相，宋亡，惟可死，不可生。”
忽必烈追问：“汝不为宰相，则为枢密。”
文天祥再答：“一死之外，无可为者。”
忽必烈见文天祥死志甚笃，便让他退去。
忽必烈还举棋不定，便于第二天（十二月初九）问计群臣。群臣理由不一，有的人想成全文天祥的个人意愿，有的人忌惮文天祥的才略，唯恐放虎归山，但多数人还是主张杀掉文天祥。
在之前的类似讨论中，似乎更多人，尤其是汉臣，倾向于不杀甚至释放文天祥。有可能也是因为阿合马之死带来的政治氛围变幻，使得这些以汉臣为主的“不杀派”，要么噤若寒蝉，要么见风使舵，要么干脆就丧失了话语权。
总之，忽必烈最终认可了群臣的吁请，下诏杀文天祥。
当天，文天祥就被带到了柴市口刑场（今北京交道口一带）。自兵马司衙门牢狱出来时，文天祥平静地对狱吏说：“吾事了矣。”
关于文天祥之死，专力记叙宋末抗元忠义事迹的《昭忠录》细节颇丰：
时燕市观者如堵，宣使遍谕曰：“文丞相，南朝忠臣，皇帝使为宰相，不可，故随其愿，赐之一死，非他人比也。”宣使问天祥曰：“丞相今有甚言语，回奏尚可免死。”天祥曰：“死则死尔，尚何言。”天祥问市人孰为东南西北，趋而南向再拜，就死。燕人凡有闻者莫不叹息流涕。
时年，文天祥四十七岁。
有一种说法是，到了最后一刻，忽必烈曾改变主意，想留文天祥一命，惜为时已晚。最直接的证据是，有一名叫赵与禀的南宋宗室，自称目击了问斩文天祥的全程，“顷之，又闻驰骑过者。及回，乃闻有旨，教再听圣旨，至则已受刑”。
《宋史·文天祥传》也有类似的说法：“俄有诏使止之，天祥死矣。”
明人赵弼在《续宋丞相文文山传》中更有一处不无渲染的细节：
明日，世祖临朝，抚髀叹曰：“文丞相，好男子！不肯为吾用，一时轻信人言杀之。诚可惜也。”
忽必烈为何意欲在最后一刻刀下留人？不得而知。当然，这种说法也是存疑的。
据文天祥好友邓光荐所著《文丞相传》，文天祥就义后，大都连日戒严，一片肃杀之气：
时连日大风埃雾，日色无光，都城门闭，甲卒登城街，对邻不得往来，行不得偶语。
行刑第二天，在东宫当婢女的欧阳夫人就获准出外殓尸，为不食元粟的文天祥每日送牢饭的张弘毅及江南十义士也冒险前来。众人见文天祥“颜面如生”，在衣袋中还发现了文天祥的绝笔：
孔曰成仁，孟曰取义，惟其义尽，所以仁至。读圣贤书，所学何事，而今而后，庶几无愧。
二十三年后，即元大德九年（1305年）二月，欧阳夫人病逝。去世前，她从贴身香囊中取出文天祥写给自己的《哭妻文》，“烈女不嫁二夫，忠臣不事二主。天上地下，惟我与汝。呜呼哀哉！”欧阳夫人死时将《哭妻文》手迹放于胸前，“将以见吾父母，见吾夫于地下”。
宋亡的时间点有多个版本，崖山之战说最为盛行。元代文宗黄溍为文天祥祠堂作《祠堂记略》，内有一说：“宋之亡，不亡于皋亭之降，而亡于潮阳之执；不亡于崖山之崩，而亡于燕市之戮。”参与编宋辽金三史的元人揭傒斯也有类似说法：“文丞相斩首燕市，终三百年火德之祚。”
这既是文天祥的历史荣耀，也是他最终赴死的重要原因，“只要文天祥不死不降，他始终就是南宋旧有势力存续的一种象征，是恢复大宋的希望所在，而这正是元王朝最为担忧的事情。因此，处死文天祥成为忽必烈当时必然的政治抉择”。
南宋史事，终于文天祥之死。