东吴丞相张悌则派遣左将军沈莹和右将军诸葛靓来迎战晋兵。沈莹对诸葛靓说：“上游的军队没有做好防备工作，我估计晋军一定会到达这里，我们应该尽力抵抗他们。如果我们有幸取得胜利，那么江南地区就安全了。现在如果我们渡江与晋军交战而不幸失败的话，那么东吴就大势已去了。”诸葛靓说：“你说得对。”话还没说完，就有人报告说晋兵已经顺流而下势不可当。两人听后大惊失色，慌忙去见张悌商议对策。诸葛靓对张悌说：“东吴危险了，我们何不逃走呢？”张悌泪流满面地说：“东吴将要灭亡这是贤愚共知的事情。现在如果君臣都投降没有一个人为国家而死难道不是耻辱吗？”诸葛靓也泪流满面地离开了。张悌和沈莹挥兵与晋军交战晋兵一齐围攻他们周旨首先冲入吴营。张悌独自奋力搏斗最终死于乱军之中。沈莹被周旨所杀吴兵四散败逃。后人有诗赞美张悌说：“杜预在巴山看到大旗时就知道东吴要灭亡了而张悌却在这个时候选择了为国家而死。他已经预料到王气将在南方消失但他仍然不忍心背弃自己的信仰而偷生。”
另一方面晋兵攻克了牛渚深入到了吴国的境内。王濬派人飞马报告捷报晋武帝司马炎听到后非常高兴。贾充上奏说：“我们的军队长期在外作战不服水土必然会生病。应该召回军队以后再作打算。”但张华说：“现在我们的大军已经深入敌境吴国人已经丧失了斗志。不出一个月孙皓就一定会被我们擒获。如果现在轻易召回军队那么前面的功劳就都白费了确实太可惜了。”
晋武帝还没来得及回应，贾充就大声呵斥张华说：“你不考虑天时地利，想要轻率地追求功绩，使士兵疲惫不堪，即使杀了你也不足以向天下人谢罪！”晋武帝说：“这是我的意思，张华只是和我想法相同而已，何必争辩呢！”忽然有人报告说杜预的紧急奏表送到了。晋武帝看了奏表，也是说应该急速进军的意思。晋武帝于是不再怀疑，终于下达了征讨进军的命令。王濬等人奉了晋武帝的命令，水军陆军同时进发，声势浩大，吴国人望见晋军的旗帜就投降了。吴主孙皓听到这个消息，大惊失色。大臣们告诉他：“北方军队日益逼近，江南军民不战而降，这该如何是好？”孙皓问：“为什么他们不战斗？”众人回答说：“今天的灾祸，都是岑昏的罪过，请陛下杀了他。我们出城决一死战。”孙皓说：“一个宦官，怎么能误国呢？”众人大叫道：“陛下难道没有看见蜀国的黄皓吗？”于是不等吴主的命令，一齐拥入宫中，将岑昏碎尸万段，生吃他的肉。陶濬上奏说：“我所率领的战船都小，希望得到二万兵士乘坐大船来战斗，这样就足以打败晋军了。”孙皓听从了他的话，于是调拨御林军和陶濬一起在上游迎敌。前将军张象率领水兵顺江而下迎敌。两人所率领的军队正出发时，不想遇到了西北风大作，吴国的旗帜都无法立稳，全部倒竖在船中，士兵们不肯下船，四处奔逃，只有张象所率领的数十军等待敌人。
却说晋将王濬，扬帆而行，过了三山，水军将领说：“风浪太大，船不能前行，暂且等待风势稍微减弱再前进吧。”王濬大怒，拔剑呵斥他说：“我现在就要攻取石头城，怎么能说停就停呢！”于是擂鼓大进。吴将张象率领部众请求投降，王濬说：“如果是真心投降，就为前部立功吧。”张象回到本船，直到石头城下，叫开城门，接引晋兵入城。孙皓听说晋兵已经进入城中，想要自杀。中书令胡冲、光禄勋薛莹上奏说：“陛下为什么不效仿安乐公刘禅呢？”孙皓听从了他们的话，也用车载着棺材自己捆绑起来，率领文武百官，到王濬军前投降。王濬解开他的绳索，烧了他的棺材，用对待王的礼节对待他。唐人有诗叹息道：西晋的战船东下攻取益州，金陵的王气黯然消散。千丈长的铁锁链沉入江底，一片投降的白旗从石头城中挂出。人世间有多少次伤心往事，山的形状依旧不变地枕靠着寒流。如今四海成为一家，过去的堡垒在萧萧的秋风中长满芦苇和荻草。于是东吴四州、四十三郡、三百一十三县，户口五十二万三千，官吏三万二千，军队二十三万，男女老幼二百三十万，米谷二百八十万斛，舟船五千多艘，后宫五千多人，都归附了大晋。大事已经平定，张贴榜文安抚百姓，封存了府库和粮仓。第二天，陶濬的军队不战自溃。琅琊王司马伷和王戎的大军都到达了，看到王濬已经建立了大功，心中都非常高兴。第二天，杜预也赶到了，他大肆犒劳全军，打开仓库救济吴国的百姓，于是吴国的百姓安定了下来。只有建平太守吾彦坚守城池不降，听说吴国灭亡了才投降。王濬上表报告捷报。朝廷听说吴国已经被平定，君臣都祝贺晋武帝，并向他敬酒祝寿。晋武帝端着酒杯流泪说：“这是羊太傅的功劳啊，可惜他没有亲眼看到这一幕！”骠骑将军孙秀退朝后，面向南方哭泣道：“当年孙策年轻时，以一个校尉的身份创立了基业，如今孙皓却将整个江南都丢弃了！‘悠悠苍天，此何人哉！’”
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