十月，元帅阿术率军驻扎镇江，以扼制淮南的宋军。但阿术久攻扬州不下，于是就在城外筑起长围，想通过实行长久围困，使其粮尽援绝而不攻自破。果然，不久，扬州城中粮食已尽，死者满道。德枯二年(公元1276年)二月，情况更加糟糕，人们几日未沾一粒米，只得竞相去食人肉。不久，南宋谢太后以恭帝的名义向元朝请降，元军进入临安。三月，恭帝以及皇亲、官员等数千人被押解北上。五月，恭帝被元世祖降封为瀛国公。南宋实际上已名存实亡。谢太后和瀛国公赵晨送来诏谕，劝李庭芝投降，李庭芝登上城楼大义凛然地对来使说：“我奉诏守城，没听说过有诏谕投降的。”遂拒绝降元。接着，当谢太后与瀛国．公被押往大都(今北京)，行至瓜洲时，太后又诏令李庭芝说：“先前曾诏卿纳款投降，很久没有听到答复，难道是不理解我的意思，还是想捍卫边疆呢?现在我与皇帝都已臣服，卿尚为谁守之?”庭芝不予理睬，下令士卒发弩箭射击来使，射死一人，其余吓得纷纷退去。李庭芝又与姜才召集将士，涕泣发誓，准备夺回谢太后和瀛国公。姜才出兵与元军激战，但没能成功，只好又退回扬州，继续坚守。

早在德佑二年二月，夏贵就以淮西降元。此后，元军更是集中力量加紧了对淮东的进攻。阿术驱逼淮西降兵到扬州城下示威，旌旗蔽野，来势汹汹，李庭芝的幕僚见此情形，劝告李庭芝放弃坚守，但李庭芝却说：“我只有一死罢了。”接着，阿术又派使者持诏书来招降，李庭芝开城门放进使者，将其杀死，并且在城上烧掉了诏书。不久，淮安知州许文德、盱眙知军张思聪、泗州知州刘兴祖都因粮尽而降。但李庭芝仍在征收民间积粟供给士兵，民粟食尽，又命令扬州官员出粮，官员家的粮食也吃光了，就令军中将校出粮掺杂上牛皮、麸蛐供应士兵。士兵们感激庭芝的抚恤，纷纷表示誓死效命，有的甚至烹子而食，但仍然天天登门苦战。德枯二年七月，阿术见硬攻不行，就上书请求赦免李庭芝焚烧诏书之罪，促其速降，元朝皇帝同意了，但李庭芝仍然不予理会。

就在南宋降元前夕，益王赵星和广王赵呙在属下的护送下，逃离临安，辗转来到福州。德枯二年五月，赵星即位于福州，改元景炎，册淑妃杨氏为太后，一同听政，授陈宜中为左丞相兼都督，并遥授李庭芝为右丞相，召他返回朝廷，共图抗元复宋之事，李庭芝欣然从命。临行前，他委托朱焕坚守扬州，然后与姜才率兵?千向福州赶来，但当行至泰州，阿术领兵追踪而来，并将泰州城围了个水泄不通。不久，守卫扬州的朱焕也投降了元朝，还驱使李庭芝将士的妻儿来到泰州城下逼他投降，当时姜才疽发于胁，无法出战，偏将孙贵、胡惟孝等随即打开泰州城门出降。李庭芝闻听此变，知道事已不可为，遂投莲池自杀，但水浅不得死，后被叛军所执，押回扬州。而姜才卧病在床，被都统曹国安所执，献给了元军。阿术对两人忠贞之举非常赞叹，本想劝降并重用他们，但朱焕担心李庭芝与姜才降后于己不利，竟向元军请求说：“扬州自用兵以来，尸骸遍野，都是李庭芝与姜才造成的，不杀他们更待何时?”于是庭芝与姜才被元军杀害。他们死的那天，扬州百姓都悲痛不已，流下了热泪。

李庭芝出身义门，自幼耳濡目染其祖辈的忠义之举，所以当国家面临危难之际，他毅然投笔从戎，转战南北，为保卫大宋江山鞠躬尽瘁，死而后已。在他一生最重要的两次战役即襄樊之役和扬州保卫战中，他奋勇杀敌，英勇善战，多次抵御了元军的袭击，且屡次怒斥劝降者，焚其降书，浩然正气，令人敬佩。无奈势单力薄，寡不敌众，又逢奸臣当道，有志难伸，终以失败而告终。但无论从牵制元军还是从威胁元军上讲，其功劳都是不可埋没的。正因为有李庭芝这样的忠相始终坚持抗元，才使得偏安一隅的南宋政府苟延残喘这么久。公元1279年，腐朽没落的南宋王朝终于抵挡不住元军南下的攻势，归于灭亡。