文天祥从至元十六年（洋历1279年）十月抵达大都到至元十九年（洋历1282年）十二月被杀，一共被囚禁了三年两个月。这段期间，元千方百计地对文天祥劝降、逼降、诱降，参与劝降的人物之多、威逼利诱的手段之毒、许诺的条件之优厚、等待的时间之长久，都超过了其它的宋臣。甚至连忽必烈大汗亲自劝降都未能说服他.因此文天祥经受的考验之严峻，其意志之坚定，是罕见的，从
《正气歌》的惊天地泣鬼神可以体现文天祥誓死不屈的精神。
文天祥19岁时获庐陵乡校考试第一名；
理宗宝祐四年（1256年）入吉州（今江西吉安）白鹭洲书院读书，同年中选吉州贡士，并随父前往
南宋首都临安应试。在殿试中，他作“御试策”切中时弊，提出改革方案，表述政治抱负，宋理宗亲拔为第一，考官王应麟奏曰：“是卷古谊若龟鉴，忠肝如铁石，臣敢为得人贺。”但四天后父亲不幸病故，文天祥归家守丧三年。
开庆元年（1259年）蒙古军攻鄂州（今湖北武昌），宦官董宋臣主张迁都；他上疏请斩董宋臣，建议御敌之计，未被采纳；后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。
宋恭帝德祐元年（1275年），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，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，到最后仅余六人。次年任右丞相，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，陆秀夫等拥立7岁的宋端宗在福州即位。文天祥奉诏入福州，任枢密使，同时都督诸路军马，往南剑州（今福建南平）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，以同都督的身分在南剑州（治今福建南平）开府，指挥抗元。1277年，文天祥率军移驻龙岩、梅州，攻入江西。在雩都（今江西南部）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。但好景不长，元军主力进攻文天祥兴国大营，文天祥寡不敌众，率军北撤，败退到庐陵、河州（今福建长汀），损失惨重，妻儿也被元军掳走。
祥兴元年（1278年）夏，文天祥得知南宋行朝移驻崖山，为摆脱艰难处境，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（广东海丰北）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，乃书《
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，身世浮沉雨打萍。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。”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。帝昺祥兴二年（1279年），宋亡，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！……可令柳女、环女做好人，爹爹管不得。泪下哽咽哽咽。”，狱中作
《指南后录》第三卷、《正气歌》。
元世祖忽必烈爱其才，先后派出平章政事阿合马、丞相孛罗招降，至元十九年十二月八日（1283年1月8日），元世祖召见文天祥，亲自劝降。文天祥坚贞不屈，答曰：“一死之外，无可为者。”
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，今
北京东城区交道口），文天祥向南方跪拜，从容就义，年47岁。行刑后不久，“俄有诏使止之”，然文天祥已死，忽必烈惋惜说：“好男子，不为吾用，杀之诚可惜也！”文天祥的妻子欧阳氏收尸时，在其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！”
文天祥著有多篇作品，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”乃千古绝唱。他生前所用的砚台玉带生砚仍保留至今。