元軍攻下長江天險後，分東西中三路向南大舉進攻，勢如破竹，大有一夜間要把宋廷滅掉之勢。而宋軍因為沒有朝廷的統一指揮調遣，如一盤散沙，有的不戰而降，有的元軍未到主帥便棄城逃走，鄂州、岳州、黃州、開州、蘄州……先後被攻陷，江淮大片領土盡歸元朝所有。
阿術乘機以迅雷之勢包圍揚州。
揚州守將李庭芝、姜才是元軍的老對頭，阿術並不陌生。六年前，他和劉整率軍圍困襄、樊，他苦心經營三四年，好不容易才將漢江封鎖牢固。沒料想這個李庭芝，竟以一支招募而成的鄉兵，一夜之間，突破了他們的封鎖線，救援成功。雖然自己沒有和他正面交手，但在南宋眾多將領中，給他印象最深的，正是這個李庭芝。
阿術一面派人勸降，一面加緊進攻揚州。但李庭芝不為所動，兩次斬殺元使，以表其志。看看不能勸降，強攻又不奏效，阿術在城外築起長圍，想通過實行長久圍困，使其糧盡援絕而不攻自破。
由於元軍進軍神速，李庭芝等剛到揚州就被包圍，根本沒有什麼戰略儲備。不久，揚州城中糧食已盡，死者滿道。到德祐二年（1276年）二月，情況更加糟糕，人們幾日未沾一粒米，只得競相去食人肉。
宋將張世傑知道揚州困境，立刻召集駐軍常州的和州（今安徽和縣）防禦使劉師勇和駐軍真州的孫虎臣，商討合兵救援揚州一事，三支部隊有戰艦數万艘，兵力達十萬多人，合兵全力救援揚州，大軍齊集於焦山。
焦山地處江蘇丹徒縣的東面，聳峙於江心，山峰高聳，峨崖峭壁，天塹幽深，氣勢磅礴，在碧波萬頃之中，猶為“中流砥柱”、“鎮江之石”。
險要的地勢一下子吸引住了張世傑。本朝英雄韓世忠曾率領官兵數千人，駐紮於此，憑藉險要，以少勝多，大敗金兵。如今自己也肩負同樣的使命，豪邁之情油然而生。
“這真是天險呀！”
當他從心底發出這樣一聲驚嘆之後，便馬上浮出一個念頭：這焦山靠近元軍主力所在的建康、揚州，也是元軍進軍臨安的必經之路。阻擊元軍西進，接應揚州李庭芝，就該在這裡擺下戰陣，迎擊元軍。我們何不效仿韓世忠元帥，也在此牽制元軍呢？
張世傑想長江天險阻擋不住元軍虎狼之師，現在有此天險，再加上我這數万戰艦，擋住長於陸上作戰的元軍，應該不成問題。主意一定，他便與劉師勇和孫虎臣商議：駐紮此地，聯合常州張彥響應揚州，並接應李庭芝突圍，三軍會合後，與元軍決戰。
怎樣才能發揮戰艦的作用，阻擋住元軍的鐵蹄？
張世傑又想起了郢州保衛戰中的成功做法，即用樹樁、鐵鍊封鎖江面的經驗。阿術的水兵，就是葬送在那些樹樁和鐵鍊之間的。如今是浩瀚的長江，深不見底，浩瀚無邊，當然無法在這裡栽樹樁、拉鐵鍊。不過，總會有封鎖的辦法。在他的有限的水戰經驗中，他想起了更早的襄、樊之戰，那次是在漢江，阿術用鐵鍊將戰船相連，橫在江心，非常成功地將我大宋的援軍阻住了。為什麼我不能用其人之道，還治其人之身？
“對！”想到了辦法，張世傑滿面紅光，顯得有些激動，“我們就'以其人之道，還治其人之身'，勾連各船，形成堡壘！”
孫虎臣一看張世傑拿定了主意，便疑惑地問：“張將軍有何妙計可以退敵？”
張世傑說道：“要阻擋住敵軍的進攻，水面不比陸上，敵人沒有炮，那我們便可趁機建一道不可逾越的戰陣。如果我們十隻大船為一組，用鐵索連接在一起，形成一座巨大的水上堡壘，以方陣的形式，組成強有力的抗擊力量，那麼威力就會遠遠高於單隻船了。然後，在艦壘上多派軍士，多裝炮石弓矢，進可攻，退可守，敵軍戰船就是有天大的本事，也休想從這樣的堡壘通過。”
孫虎臣獻媚地稱讚道：“好計！好計！非張大帥想不出這樣高明的戰法來！”
劉師勇提醒說：“可是，一旦敵人火攻，我們該如何對付？”
張世傑不屑地說道：“我們威力強大，敵軍休想靠近我們。退一步講，即使他們靠近我們，我們也不怕！為什麼我沒有把全部的戰船連接，而是十隻一組，原因即在於此。他燒毀了我一組戰艦，我們還有其他戰艦補上去。現在時近七月，長江風平浪靜，他們又不是諸葛亮，借不來東風，怎能施以火攻？劉將軍過慮了，哈哈！”
“當然，”他頓了頓，繼續說道：“為了保險起見，我們還要多備'白鷂子'（一種便於機動的小船），環拱於船陣周圍，一作防守，另作追擊敵船之用。以前我軍將士一旦遇襲，很多人不以國家利益為上，只顧逃命，結果我大宋丟失大片國土，以致到此境地。今應曉諭全軍，嚴明軍紀，船錨江中，禦敵中流，沒有命令，任何一方不得啟碇，違令者，斬！”
看到張世傑如此胸有成竹，劉師勇也不好再說什麼。於是，宋軍便全力按照張世傑的計劃行事。
布陣完工之後，三位將軍齊聚在居中的指揮艦船上，昂首四望，但見遼闊浩淼的江面上，整齊地列著堡壘似的戰船方陣，無邊無涯，如同在焦山畔又屹立了一座攻之不破的新城。張世傑十分滿意地說道：“現在該趕快跟李庭芝大人聯絡了。我們跟阿術率領的元軍展開戰鬥，他們就可以沖出城來夾擊元軍。”
宋軍十萬戰船聚集焦山的消息，傳到正在圍攻揚州的阿術那裡時，阿術著實嚇了一跳。他在安置好對揚州的築圍工程後，便馬上帶著張弘範、董文炳等幾個重要將領，快馬馳騁到長江邊，登上了南岸石公山（今江蘇鎮江東北）觀察。只見滔滔碧浪之中，有萬千的艦隻相連，浩浩蕩盪，不見其首，也不見終端，船上各色旗幟迎風招展，場面蔚為壯觀。
看到如此的陣勢，眾將都愁眉不展。如此以來，元軍不僅圍困揚州將面臨他們的騷擾，將被迫分兵與之抗衡，而且伯顏元帥要攻克臨安，這就是首先要面臨的一道不可逾越的障礙！
不行，一定要想辦法打掉這個堡壘！
幾位將軍站在石公山上，注視著江中，腦子卻在緊張思索著……
“敵軍以鐵索連艦，不便機動，宜實施火攻！”參知政事董文炳說。
“對！想當年赤壁一戰，周瑜火燒連營七百里，大敗曹操百萬雄師，今天我們就用火攻來對付張世傑這小子！”張弘範說。
“那個孫虎臣還沒吃夠我軍火攻的苦頭？竟又犯這種過錯。”阿術哈哈笑道，“不過，這一次不像上一次，一方面他們艦船高大，不是整體相連，而是每十隻為一組，這樣就有機動性；另一方面大船前有小船環拱護衛，要想實施火攻，我們也應注意方法策略。”
“那我們就用火箭、噴火器，向敵人的中間射擊，一旦中間的船隻著火，外面有其他船隻阻擋，他們便無法機動，只有挨燒的份了。”張弘範說道，“我們應多備油脂、柴草、芒硝等引火物資，到時便可派上用場。”
察明了敵情，阿術他們又回到了大營，調兵遣將，準備火燒張世傑。
“萬戶懷都聽令！”
“末將在！”
“命你帶兩萬步騎沿江布陣，嚴防宋軍登岸襲擊！”
“遵命！”
“萬戶劉琛聽令！”
“末將在！”
“命你循江南岸東取夾灘（焦山東北），繞到宋軍後面，切斷宋軍退路。”
接著便安排董文炳率水師自焦山南麓攻宋軍右翼；萬戶劉國傑攻左翼；萬戶忽剌出攻其中部；要求他們多備引火物資，多用火箭攻擊，點燃敵艦中部，讓其喪失機動性。在戰略上先兩翼，後中間，阻斷敵人逃跑的去路。
最後，阿術命令道：“張弘範聽令！”
“末將在！”
“令你率兵一千人乘舟西攻殊金沙（今鎮江西北），自上游順風急進，循焦山北麓待敵，控制上游江路，一旦敵軍潰退，便趁機向他們猛攻。”
最後，他進一步強調：“為了保證火攻的勝利，各軍要秘密備足火船、火砲、火箭、柴草、芒硝等引火之物。嚴令全軍保守秘密，洩密者斬！”
這是一個極晴朗的暑夏之夜，江風習習，繁星滿天。宋軍水兵湧在甲板上乘涼，他們三五成群，有的在談論著戰局，有的在構想著未來。湍急的江水向下湧動，卻聽不到一絲聲音，平靜的江面倒映著滿天的星斗，彷彿是灑了金，拋了銀。
突然，前哨來報，發現敵船。消息很快便傳到了張世傑的耳中。張世傑忙帶領眾將走上甲板，遙看敵船奔來的方向。
“好啊！”張世傑躍躍欲試，“我早就等著他呢，來吧！”轉身問守將，“有多少隻船？”
“看不清楚，不過從火光來看，也就是幾百隻……”
“報，下游也發現敵人船隻！”
“好，他們想兩面夾擊。哈哈！傳我命令，讓劉師勇和孫虎臣他們擺開陣勢，給我狠狠地打。”
“報！我軍正前方也發現敵船！”
“都來吧！一塊收拾，派出聯絡的人回來了沒有？”
“報，還沒有。”
“好！那就不指望他們了。我命令，全體進入作戰位置，嚴陣以待，前方護衛船隻先行出動，給我狠狠地打！”
待命令傳到前沿方陣時，那船隊越來越近了。沒等宋軍來得及進行戰鬥，突然從那船隊上射來束束火球，如同滿天的流星，越過前沿，一齊向方陣中間落去，一下子點燃了帆蓬，接著就引燃了旗子和木板。戰船都是用木板塗抹石蠟造成，盛夏七月，經過一天的暴晒，都成了焦幹的木片，如今乾柴遇上了烈火，那還不熊熊地燃燒起來？加上陣陣的江風，風助火勢，只一會兒工夫，中間的方陣就成了一片火海。可是由於周圍的艦隊的阻擋，這些船又都是用鐵鍊串連在一起的，個大船寬，根本無法機動，靠上誰，便也順風點燃了誰。瞬間，整個方陣、整個艦隊都燃起了熊熊的火焰，一時煙焰蔽江，烈焰騰空，成了一片火海。
趁宋軍忙於機動、救火，元軍主力艦群在阿術的指揮下，兇猛地撲向艦隊的中部。而由劉國傑、董文炳指揮的部隊，則從兩翼橫殺過來。在元軍火燒和四面夾攻的情況下，宋軍戰船連分散逃走的機會也沒有。許多水兵被元軍砍死，沒有被砍死的也紛紛跳江，溺死在江中。
當早晨的第一縷陽光又灑上江面時，阿術和眾將士站在指揮艦上欣賞著仍在燃燒的宋船。晨曦中，江水的霧氣和著刺鼻的焦糊味、血腥味，讓人喘不過氣來；江面上，橫七豎八地躺滿了屍體，赤潮般的血水染紅了奔流的長江。張世傑隻身逃至圌山，元軍張弘範率軍直追，獲黃鵠、白鷂等船700餘艘。
此戰，以張世傑水師的全部覆滅而落下了帷幕。這場戰役中，元軍水陸協同作戰，戰術運用得當，用兩面夾攻、突破中央的方法，把過去蒙古騎兵的慣用戰法用於水戰，並施以火攻，大敗宋水軍，致宋長江防線徹底崩潰，長江天險失去了屏障作用，臨安危在旦夕。