至此，最後一絲和議的希望也沒有了。賈似道見池州已經投降，便把精銳騎兵萬人都撥給了孫虎臣。當時，宋軍的兵力被分為三支，一是孫虎臣所率領主力，駐紮在池州下遊的丁家洲；二是廬州夏貴（原淮西製置使，駐守漢口；鄂州之戰後，率領殘存兵力至廬州，被任命為廬州知州）所率領的戰船共計兩千五百餘隻，橫亙於大江中；賈似道則自領後軍，駐紮於蕪湖西南、長江南岸的魯港。
伯顏遣人探得宋軍的駐紮之地，大笑著對阿術說：“宋軍人數雖多，卻無良將，吾當以計謀勝之！”
伯顏乃命人建大木筏，上麵覆蓋了許多茅草等易燃之物，又命塔出監督造工，卻不必保密。孫虎臣得知元軍建造茅草筏子，暗暗的心中警惕，於是下令宋軍日夜嚴防。宋軍的探子日日回報，得知元軍的茅草筏子越來越多，卻探不到關於火攻的其他消息，隻得更加嚴密地防備著。如此過了數日，孫虎臣處仍然不敢鬆弦，宋軍中皆謠傳元軍某日或將火攻，人人睡不安穩。
元月二十一日寅時，伯顏登船，見西風刮起，自語道：“是時候了！”於是元軍諸將得令，從陸地、水麵向宋軍衝擊；又命江中大船架起巨炮，向宋軍發射，宋戰船被擊中而損壞的不在少數。宋軍連日以來身心疲憊，且準備不及，被衝擊得七零八落。宋軍戰船有的很快下沉，船上的水兵紛紛跳入水裏，有的被沉船的漩渦卷入水底，再漂上來的時候，已經是浮屍了。
江麵上，一片尖叫與哀號。
孫虎臣之妾室隨在軍中，見雙方水軍混戰，而元兵近在咫尺，驚懼不已，哭喊著叫道：“孫郎！孫郎！”孫虎臣於是賣個破綻，急往其妾所乘船隻而去。元將也不追擊，大喊：“孫郎逃走!孫郎逃走！”元軍一起鼓噪起來，宋軍大亂。夏貴見形勢不對，情知難以控製，於是亦向下遊而走。經過後軍，賈似道遣人來問夏貴戰況，夏貴隻說：“敵眾我寡，支持不住了！”說罷，急急而去。賈似道聞言，錯愕不已。阿術見宋軍已經沒有了章法，於是乘勝追擊，隻見大江之上，到處是宋軍戰船的殘骸以及宋兵的屍體。江水泛紅，帶著濃重的血腥味，元軍一邊野蠻地鼓噪著，一邊瘋狂地殺戮著，宋軍亡者，不計其數；元軍所獲的軍資器械，亦不計其數。
賈似道、夏貴、孫虎臣三人先後逃至金沙，賈似道大哭：“我軍士兵，都不拚命！這可怎麼辦啊？”哭罷抬頭望著夏貴，夏貴道：“我軍經此一戰，已經嚇破了膽子，哪裏還能戰鬥！隻有揚州李庭芝可以收編潰兵，迎駕海上。而我，必死守淮西！”
當夜，夏貴駕舟離去。
賈似道、孫虎臣二人果然往揚州去，並於二十四日上書請求宋廷遷都。