晉國討伐吳國時，孫皓派張悌統領沈瑩、諸葛靚，率領三萬士兵渡江迎戰。到了牛渚，沈瑩建議：“晉國在蜀地訓練水軍很久了，現在全國大舉出兵，萬里之內合力進攻，一定會發動益州的全部兵力順江而下。我們上游的各路軍隊沒有戒備，名將都已去世，現在由年輕人擔任將領，恐怕沿江各城都難以抵擋。晉國的水軍一定會打到這裡！應該集中兵力，等他們來了再決戰。如果取勝，長江以西自然平定，上游即使失守，也能再奪回來。現在渡江迎戰，勝利難以保證，要是戰敗，國家大事就完了。”

張悌說：“吳國將要滅亡，無論賢愚都知道，不是今天才這樣。我擔心晉軍來到這裡，眾人一定會驚恐害怕，再也無法整頓。現在應該渡江，用決戰奮力爭取。如果戰敗，就一同為國家犧牲，沒什麼可遺憾的。如果取勝，北方敵軍敗退，我們兵力氣勢會增強萬倍，就該乘勝向南推進，在中途迎擊敵軍，不愁不能打敗他們。如果按你的計策，恐怕士兵會逃散殆盡，只能一起坐等敵軍到來，君臣都投降，沒有一個人為國犧牲，難道不恥辱嗎！” 於是渡江作戰，吳軍大敗。

諸葛靚和五六百人撤退，派人去接張悌，張悌不肯走。諸葛靚親自去拉他，說：“巨先，天下存亡有定數，哪裡是你一個人能決定的，為什麼要自尋死路？” 張悌流淚說：“仲思，今天是我的死期。我小時候就被你家丞相（指諸葛亮）提拔，常常擔心不能善終，辜負名賢的知遇之恩。現在為國家犧牲，又有什麼可逃避的？別這樣拉我。” 諸葛靚流著淚放開他，走了一百多步，就看見張悌被晉軍殺死。

《吳錄》記載：張悌年輕時有名氣，等到擔任要職，卻喜歡迎合時勢，庇護身邊的人，清流輿論都批評他。《搜神記》說：臨海郡松陽縣人柳榮跟隨張悌到楊府，柳榮在船上病死兩天，當時軍隊已經上岸，沒人埋葬他，他忽然大喊：“有人捆綁軍師！有人捆綁軍師！” 聲音激昂，隨後就活了過來。有人問他，柳榮說：“在天上北斗門下，突然看見有人捆綁張悌，心裡十分驚訝，不覺大喊‘為什麼捆綁張軍師’。門下人對我發怒，呵斥驅趕我離開。我就離開了，因為害怕，嘴裡還餘音未了。” 當天，張悌戰死。柳榮到晉元帝時還在世。

天紀四年三月丙寅日，宮殿裡幾百名親近侍從跪在地上磕頭，請求孫皓殺掉奸臣岑昬。孫皓當時慌得六神無主，只好順著大家的意思答應了。（幹寶《晉紀》記載：孫皓宮殿裡的幾百名親近侍從磕頭問孫皓：“北方晉軍一天天逼近，可我們計程車兵卻不肯拔刀抵抗，陛下打算怎麼辦啊！” 孫皓反問：“這是為什麼？” 侍從們齊聲回答：“都是因為岑昬！” 孫皓嘟囔著說：“要是這樣，就用這奴才給百姓謝罪吧。” 眾人立刻應聲：“好！” 隨即一擁而上抓捕岑昬。孫皓後來派快馬接連去阻止，可岑昬早就被亂刀砍死了。）

戊辰日，陶濬從武昌逃回建業，孫皓立刻召見他，急著問水軍的訊息。陶濬拍著胸脯說：“蜀軍的船都是小破船，現在只要給我兩萬士兵，乘坐大船出戰，絕對能打敗他們！” 孫皓趕緊集結兵力，授予陶濬符節黃鉞。本來定於第二天出發，可當天夜裡，這些士兵就跑得一乾二淨。這時候王濬的水軍正順江而下，司馬伷、王渾的軍隊也都逼近吳境。孫皓沒了辦法，只好採用光祿勳薛瑩、中書令胡衝等人的計策，分別派使者給王濬、司馬伷、王渾送去降書，裡面寫道：“從前漢室失去統治權，天下分裂，我的先輩趁機佔據江南，憑藉山川險阻，與魏國隔絕。如今大晉興起，恩德遍佈天下。我愚昧無能，苟且偷安，沒能明白天命。直到今天，勞煩晉軍遠道而來，車馬停在江邊，全國上下都惶恐不安，只能苟延殘喘。懇請朝廷格外寬容，我特派私自任命的太常張夔等人獻上我佩戴的印綬，投降歸順，希望能得到接納，救救百姓。”

（《江表傳》記載了孫皓敗亡前給舅舅何植的信：“從前大皇帝憑著神武謀略，率領三千士兵割據江南，席捲交州、廣州，開創大業，本想傳位萬世。到我這無能之輩繼承家業，卻不能安撫百姓，犯下很多過錯，違背天意。把昏暗的災變當成祥瑞，導致南蠻叛亂，至今沒能平定。聽說晉軍大舉進攻，臨江而來，我想竭盡所能抵抗，可士兵們卻紛紛敗退，張悌也戰死沙場，軍隊損失過半。我心裡又愧疚又惆悵，如今毫無辦法。陶濬上表說武昌以西的城池全都失守了。失守不是因為糧食不夠，也不是城池不堅固，而是士兵將領們不肯作戰啊！士兵不肯作戰，難道是怨恨士兵嗎？是我的罪過啊！天上星辰異變，地上百姓怨聲載道，看這形勢，國家已經危如累卵，吳國氣數已盡，多麼令人痛心！不是上天要滅亡吳國，是我自己招來的災禍。將來葬身黃土，還有什麼臉面見四位先帝！您要努力想出奇策，趕緊寫信告訴我。” 孫皓還給大臣們寫信說：“我憑著微薄的德行繼承皇位，在位這些年，政令殘暴，讓百姓長期受苦，直到今天歸順大晉，國家覆滅，宗廟無人祭祀，我慚愧萬分，死有餘辜。我本就才疏學淺，卻僥倖登上皇位，能力低下品行卑劣，肩負王公重任，所以《周易》有‘折鼎’的告誡，詩人有‘彼其’的譏諷。自從住進宮殿，就一直重病纏身，謀劃不足，思慮失當，荒廢了很多政事。身邊小人趁機施行酷虐，毒害遍佈全國，忠良之士遭受迫害。我昏庸不覺，直到災禍降臨才明白自己的過錯，辜負了各位，事情已經無法挽回，就像潑出去的水收不回來。如今大晉平定天下，致力於提拔賢才，正是英雄施展才華的時候。管仲曾是齊桓公的仇人，卻被重用；張良、陳平離開楚國，成為漢朝大臣，離開混亂投奔明主，不算不忠。不要因為改朝換代就消沉失意，要努力保持美德，謹慎行事。我沒什麼可說的了，就此停筆吧！”）

壬申日，王濬的軍隊最先抵達建業，孫皓向他投降。王濬解開孫皓的捆綁，燒掉棺材，以禮相待召見他。（《晉陽秋》記載：王濬接收了吳國的戶籍地圖，共有四個州、四十三個郡、三百一十三個縣、五十二萬三千戶人家、三萬二千名官吏、二十三萬士兵、二百三十萬男女百姓、二百八十萬斛糧食、五千多艘船隻、五千多名宮女。）司馬伷因為孫皓曾把印綬送到自己軍中，就派使者送孫皓去洛陽。孫皓全家西遷，於太康元年五月丁亥日抵達京城。四月甲申日，晉武帝下詔說：“孫皓走投無路前來投降，之前下詔保證不殺他，現在孫皓即將到達，我心裡還是憐憫他，賜他‘歸命侯’的稱號。賜給衣服車馬，三十頃田地，每年供給五千斛糧食、五十萬錢、五百匹絹、五百斤綿。” 孫皓的太子孫瑾被任命為中郎，其他封王的兒子都被任命為郎中。

（《搜神記》記載：吳國作為草創的國家，信用不穩固，邊境駐守將領的妻子兒女都被當作人質，稱為 “保質”。當時孩童少年結伴玩耍的，每天有十幾個。永安二年三月，有個奇怪的小孩，身高四尺多，年紀約六七歲，穿著青衣，來和孩子們一起玩，孩子們都不認識他。大家問：“你是誰家的小孩，今天怎麼突然來了？” 他回答：“看見你們玩得開心，就來看看。” 仔細一看，他眼睛有光芒，閃閃向外射。孩子們都怕他，又問他來歷。小孩回答：“你們討厭我嗎？我不是人，是熒惑星。有件事要告訴你們：‘三公鉏，司馬如。’” 孩子們大驚，有人跑去告訴大人，大人趕來檢視。小孩說：“我要離開你們啦！” 縱身一躍，就消失了。抬頭看，好像有一匹白絹飄向天空。趕來的大人剛好看到這一幕，那白絹漸漸升高，過了一會兒就不見了。當時吳國政令嚴苛，沒人敢宣揚這事。五年後蜀國滅亡，六年後晉國建立，到這時吳國滅亡，正應了 “司馬如” 的預言。幹寶《晉紀》記載：王濬在蜀地造船時，吾彥撈到順水漂下的木屑獻給孫皓，說：“晉國一定有攻打吳國的計劃，應該增加建平的兵力。建平攻不下來，晉軍終究不敢渡江。” 孫皓不聽。陸抗打敗步闡後，孫皓更加得意，派尚廣占卜能否統一天下，得到 “同人” 變 “頤” 的卦象，尚廣說：“吉利。庚子年，青色車蓋會進入洛陽。” 所以孫皓不整治政務，卻一直有圖謀中原的野心。而吳國滅亡的這一年，正好是庚子年。）太康五年，孫皓在洛陽去世。（《吳錄》記載：孫皓在太康四年十二月去世，時年四十二歲，葬在河南縣境內。）