留梦炎智商很高，十分忌讳释放文天祥。他闻奏连忙出班，奏称：“文天祥得释，必定在江南搞恢复宋国的大事，到时，置吾十人于何地！”
忽必烈深觉有理，便暂时压下释放文天祥的事情。隔了一段时间，忽必烈觉得文天祥始终不屈，敬佩他的人品，便又想释放他，想依此成就元朝不杀忠臣的“美名”。
朝议时，曾在江西与文天祥打过仗的宰臣麦术丁坚执不可，认为放文天祥就等于放虎归山。
1282年年底，有闽僧上言忽必烈，说是“土星扰帝座”。元朝诸帝皆是大迷信之人，正惊疑间，又有人报称大都以南的中山一带有人造反，自称是宋朝皇帝，拥众千人，声称要进攻大都来劫“文丞相”。
此前不久，为忽必烈敛财的权臣阿合马刚刚被汉人王著等所杀，元廷内部诸派斗争激烈。在此种情况下，为防止宋朝死灰复燃，忽必烈下令把被俘的宋恭帝及宗室人员皆迁于更北的上都。
然后，他召文天祥入宫，亲自做最后的劝降。
望着殿下面容清癯、一身褴褛囚服的文天祥，杀人不眨眼的忽必烈心中顿生敬意，他以罕有的温和语气，劝文天祥说：“汝以事宋之心事我，当以汝为宰相。”
“我文天祥为宋朝宰相，安能事二姓！愿赐我一死，足矣！”文天祥朗言。
忽必烈叹息，仍旧不忍心下令杀文天祥，令卫士押之回狱。
朝廷之上的蒙、汉各色官员纷纷上奏，皆劝说忽必烈把文天杀掉，以绝后患。
思虑再三，忽必烈终于同意。
1283年1月9日，文天祥被押至大都柴市刑场，从容就义。临刑前，由于多年被囚禁于斗室，文天祥已经丧失方向感。于是，他问观刑之人南方故国方向何在。
得到指示后，文天祥南向再拜，礼毕，索笔为诗一首：
昔年单舸走维扬，万死逃生辅宋皇。
天地不容兴社稷，邦家无主失忠良。
神归嵩岳风雷变，气吐烟云草树荒。
南望九原何处是，尘沙黯淡路茫茫。
写毕，他对执刀的刽子手说：“吾事毕矣。”
微笑间，大英雄伏首受刑。时年四十七岁。
大都观刑百姓上万，皆感动流泪。
其后，刽子手发现文天祥衣带里留有一首绝命书：
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，以他鲜血淋漓的头颅，为大宋王朝画上了一个最完美的惊叹号！
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