一路狂奔，风尘仆仆的南霁云来到临淮，拜谒贺兰进明。说明来意后，贺兰进明却说：“今日，睢阳已不知陷落没有，援军赶去又有什么用！”南霁云回答：“假如睢阳已经陷落，我南霁云将自杀向大人谢罪！”贺兰进明喜爱南霁云勇猛，根本不听他说话，而想强行把他留下，遂安排酒宴、乐队，请南霁云入座。南霁云见到一桌丰盛的美食，一番慷慨，这位顶天立地的大丈夫此时竟然禁不住落下泪来，说道：“本州受到大敌围攻，已围困半年，粮食吃尽，兵力已竭，无计可施。刚被包围之时，城内有数万人，如今妇女小孩已被吃尽，张大人亲自杀掉自己的爱妾，让将士充饥。现在城内现存不过数千人，肯定会被敌人吃掉。然而，睢阳一旦陷落，叛军很快就会兵临临淮城下了，唇亡齿寒，比如皮毛相依，怎能不救啊！南霁云之所以甘冒矢石，匍匐乞师，是以为大人一定会念及危难，言出必应，大人坐拥强兵，眼睁睁地看着睢阳陷落，竟然毫无分担灾祸、救援危难之心，这岂是忠义之人的作为！霁云来时，睢阳之人已有一个多月没有吃东西了！我南霁云虽然想独自吃饱，但却怎能下咽啊！”说完，南霁云张嘴咬下自己的一个指头，放在桌上，对贺兰进明说：“南霁云既然不能完成主将交给我的任务，就请留下我的一个指头作为信物复命吧！”同座之人见状，也深受震动，不禁流下眼泪，但贺兰进明却置若罔闻。

南霁云只好离开临淮，他抽出一箭，返身朝城中佛塔射去，箭没塔砖，说道：“待我破贼回来，必灭贺兰，此箭为证！”途径真源，李贲送来一百匹战马；行至宁陵，带上廉坦的三千步骑赶往睢阳。闰八月三日深夜，他们冒着瓢泼大雨，且战且行，转斗至睢阳城下；在城下，他们又与敌军展开一场殊死搏杀，强行突破敌营，但大部分将士都战死沙场，仅余一千多人。当时，张巡听到城外激战声，说道：“这是南霁云们的声音。”遂打开城门，接应他们入城，南霁云将敌人的数百头牛赶入城内。城中将士们听说外无援军，个个失声痛哭，敌人得知后，更加紧了围攻。

张巡刚驻守睢阳时，仅有一万军队，加上城内数万百姓。张巡只要见过一面，问过姓名，从此以后，无论走到哪里就能一眼认出。张巡用兵灵活多变，不用古代战法，只命部将按照自己的理解组织士兵训练。有人询问缘由，张巡解释说：“如今，我们是在与胡人作战，他们忽前忽后，飘忽不定，数步之内变化莫测，随机应变，就在瞬间，如果动不动都询问主帅，根本是来不及的，这没有明白兵法应变道理，所以，我这么做是要让士兵们明白将领的意思，将领也懂得士兵们的心理，将这支军队用于战场，将应用自如，如同手掌使用手指一般。士兵和将领们相互熟悉，人自为战，这难道不是很好的办法吗？”自从睢阳保卫战开始以后，守军的武器装备全都是取自敌人，未尝自己准备。张巡对待将士们推心置腹，开诚布公，对敌随机应变，出奇制胜，号令严明，赏罚公平，与众人同甘共苦，部下都死心塌地地为他效命。每次作战，遇到将士们退却时，张巡总是站在阵后，对将士们说：“我不离开此地，你们就给我回去继续战斗！”将士们无人不敢回去重新战斗，直至取得胜利。前前后后与敌人交手四百余次，杀死敌人十二万人。

然而，在外无援兵、内无粮草的绝境中，睢阳城终于陷落了。

十月九日，叛军登上了让他们死伤累累的睢阳城墙。城上，睢阳仅有的四百名守军早已饥饿疲惫，再也没有力气举起武器作战了！张巡面西叩拜，慷慨地说道：“臣已尽力了！最终未能保全此城，活着虽然再无办法报效陛下，死后我也当化为厉鬼杀贼！”张巡和许远同时被俘。守军看到张巡和许远被俘，都站起身来掩面哭泣，张巡说道：“平静下来，不要怕，死乃命也！”众人不能仰视。

独眼龙尹子奇得意洋洋地问张巡：“我听说每次作战，你都会眼角开裂，咬碎牙齿，这是为何？”

张巡回答：“我立志吞了你们这帮逆贼，只恨势单力薄啊！”

尹子奇下令手下用大刀剜开张巡的嘴巴，只见张巡口中仅剩下三四枚牙齿。

张巡朗声大骂：“我为君父大义而死，你投靠逆贼，形同猪狗，岂能长久！”

尹子奇也为张巡的大义所感动，打算饶了他一命。身边的人说道：“此人是守节之士，肯定不会为我所用，况且，他素来深得民心，不可久留。”尹子奇又一次劝降，但张巡不从。尹子奇又去劝降南霁云，张巡大喊道：“南老八！大丈夫死则死尔，不可为不义屈服！”南霁云笑道：“只想有所作为而已，大人是知道我的，敢不去死！”也不肯投降。

当天，尹子奇下令将张巡、南霁云、雷万春等三十六人同时斩杀，而将许远送到了洛阳。张巡被杀时，神色不变，精神如常，慷慨赴死，死时年仅四十九岁。许远在被送往洛阳后，与哥舒翰、程千里等人关押在一起，安庆绪逃出洛阳前，命严庄将他们都杀害了。张巡一个姐姐嫁给姓陆的人为妻，李巨南逃临淮时，她曾拦住李巨的马，劝其别走，李巨不从，命人赏赐给张氏一百布帛，但张氏不接受，留在张巡军中替将士们缝补衣服，军中号称陆家姑，先于张巡而死。