蒙古军进攻鄂州，宦官董宋臣主张迁都；文天祥上疏请斩董宋臣，建议御敌之计，未被采纳；后来文天祥历任签书宁海军节度判官厅公事、刑部郎官、江西提刑、尚书左司郎官、湖南提刑、知赣州职等。
元兵渡江，文天祥散尽家产，招募豪杰，起兵勤王，组织义军三万兵，以正义在我，谋无不立，人多势众，自能成功的口号进行反元斗争。然最终因为孤立无援，抗争失败，到最后仅剩六人。
次年文天祥担任右丞相，亲赴元营谈判，希望以谈判的方式来刺探蒙古军情，在谈判过程中，文天祥据理力争，怒骂伯颜，但与此同时，南宋朝廷却派人前往文天祥军营，宣布解散文天祥的军队。伯颜得知文天祥军队已经被解散，故下令逮捕他，押解北方。
当文天祥被押送到镇江的时候，得当地义士相救脱险，此后力图恢复，转战东南。这时南宋朝廷已奉表投降，恭帝被押往元大都，陆秀夫等人拥立七岁的宋端宗在福州即位。文天祥奉诏进入福州，担任枢密使，同时都督诸路军马，往南剑州建立督府，派人赴各地募兵筹饷以继续抗元战争。秋天，元军攻入福建，端宗被拥逃向海上，在广东一带乘船漂泊。
文天祥与当时朝臣张世杰与陈宜中意见不合，于是离开南宋行朝，以同都督的身份在南剑州开府，指挥抗元。文天祥率军移驻龙岩、梅州，攻入江西，在雩都大败元军，攻取兴国，收复赣州十县、吉州四县，人心振奋，抗元形势转好。
但是好景不长，元军主力进攻文天祥的兴国大营，文天祥寡不敌众，率军北撤，败退到庐陵、河州，损失惨重，妻儿也被元军掳走。文天祥得知南宋行朝移驻崖山，为了摆脱艰难处境，请求率军前往，与南宋行朝会合。
由于张世杰坚决反对，计划失败，文天祥率军退往潮阳县。当年八月南宋朝廷封文天祥为少保、信国公。同年冬，元军大举来攻，文天祥再败逃走，传说曾经发生文天祥几乎快被元军逮捕时，突然冒出三座山遮住蒙古兵，掩护文天祥逃去，后人即以三山国王庙祀拜这三座山神保护忠义。
文天祥在率部向海丰撤退的途中遭到元将张弘范的攻击，文天祥军在五坡岭造饭时被元军攻击，兵败，文天祥吞下随身携带的冰片企图自杀，未死，但却昏迷过去，在昏迷当中，文天祥被俘。
张弘范要文天祥写信招降张世杰，文天祥写出了《过零丁洋诗》：“辛苦遭逢起一经，干戈寥落四周星。山河破碎风飘絮，身世浮沉。惶恐滩头说惶恐，零丁洋里叹零丁。人生自古谁无死？留取丹心照汗青。”
张弘范笑而置之，不久遣使护送至大都，路上绝食八日，不死，被关押在北京府学胡同，拘囚四年。
南宋灭亡，文天祥仍坚守初志，在给妹妹的信中说：“收柳女信，痛割肠胃，人谁无妻儿骨肉之情？但今日事到这里，于义当死，乃是命也。奈何？奈何？”他在狱中作《正气歌》。
元世祖忽必烈爱文天祥的才华，先后派出平章政事阿合马、丞相孛罗招降，元世祖召见文天祥，亲自劝降。文天祥坚贞不屈，回答说：“除了死之外，没有其他可以做的。”
元朝又请出当时已经降元的南宋大臣，出面劝降，结果遭到文天祥的痛骂；元朝又派出已经被俘的宋恭帝劝降，文天祥置之不理。次日押赴刑场柴市口，文天祥向南方跪拜，从容就义，年四十七岁。行刑后不久，文天祥已死，忽必烈惋惜说：“好男子，不为我所用，杀了他真的可惜。”
文天祥的妻子欧阳氏收尸时，在他的衣带中发现绝笔自赞：“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。”
文天祥着有多篇作品，以《过零丁洋》和在狱中所题《正气歌》最为人所认识和称道，其中前者的“人生自古谁无死，留取丹心照汗青”乃是千古绝句。
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