公元757年安禄山死后，其子安庆绪派部将尹子琦率同罗、突厥、奚等部族精锐兵力与杨朝宗合，共十几万人，进攻睢阳。面对强敌，张巡、许远激励将上固守，从早至午，接战20余次，士气不衰。许远自以才能不及张巡，推张巡为主帅，而自己管筹集军粮和战争物资。张巡任主帅后首先清除了内部叛将田秀荣，然后率军出城主动袭击叛军，将叛军打得大败而逃，并缴获了大批车马牛羊。张巡把这些战利品都分给了将士，自己分毫不要。这次大捷之后，朝廷拜张巡为御史中丞;许远为待御史;姚訚为吏部郎中。
到了五月，正是麦熟时节，叛军在城外收麦以充军粮，张巡在城上看到后，集结士兵，擂鼓作出欲战的样子。叛军见状立刻停止收麦待战。这时，张巡止住擂鼓，让军士作出休息的样子，叛军见状放松了警惕。张巡抓住时机命南霁云率军大开城门突然冲出，直捣尹子琦大营，斩将拔旗。与此同时，有叛军大将率一千余骑兵直逼城下招张巡投降。张巡在城上一边与敌将答话，一边暗命勇士几十人手持钩、陌刀、强弩从城上吊下潜入无水的护城壕中，趁城外叛军依仗人多势众并不戒备时，勇士们奋勇杀出，叛军猝不及防损伤了很多人马。 到了当年七月，叛军再次围城。这时士兵每日才能分到一勺米，饥了只好吃树皮和纸。
守军也只剩千余人，瘦弱得拉不开弓，而且外无救兵。叛军了解情况后决定强攻睢阳，他们先用云梯爬城。张巡命士兵用钩杆将云梯顶翻，随即又从城上投火焚烧云梯，这样，叛军用云梯攻城就失败了。之后，叛军作了一番整顿，又用钩车、木马攻城，但当他们靠近城墙时，又被城上投下的石块砸得七零八落。叛军见状停止攻城，又围城挖壕，壕外再加筑栅栏，以作长期围困。这时城中守军很多因饥饿而死去，留存又大多伤残疲惫不堪。这时，张巡杀其爱妾，煮熟犒赏将士。许远也系其奴僮给士兵吃。城中的麻雀老鼠及铠甲弓箭上的皮子都找来吃了，但就在这样的情况下，张巡还对接近城墙的叛军将领晓以忠义，劝其反正。而被张巡策反的李怀忠等许多人，都能死心塌地的帮助张巡守城。
为了加强睢阳守卫，张巡派部将南霁云从城东门杀出搬请救兵。但拥兵临淮的贺兰进明，驻守彭城的许叔冀、尚衡等都观望不肯发兵。只有驻守真源的李贲援助战马百匹;宁陵守将援助兵三千，但这些士兵由南霁云率领杀开敌围进到睢阳城后，只剩下一千多人了。 叛军得知张巡请援无望，又加紧攻城，至此城已很难坚守了。守城将士商议突围而去，但张巡，许远认为睢阳是江淮屏障，如果失守，叛军会大举南下，蹂躏江、淮。再说守城士兵已饥惫不堪，弃城而逃，必无生理，所以最后仍决定坚守。
城里粮食没了，就吃树皮，吃战马，连麻雀老鼠也吃完了。城里所有的将士和老百姓明知道守下去毫无希望，也没有一个人叛逃。
到十月中旬，在疾病和饥饿又没有外援的恶劣情况下，守城的将士们已失去战斗力，眼睁睁地看着叛军翻墙入城，却没有一个人有力气起来抵抗，睢阳城终于陷落。张巡、许远及以下将上都成了叛军的俘虏。张巡毫无惧色，非常镇定。叛军主帅尹子琦劝他投降。他大义凛然，宁死不屈。于是，尹子琦将张巡及其部将南霁云、姚訚、雷万春等36人同时杀害。张巡终年49岁。许远也在押送洛阳途中被杀。
当时，朝廷仅剩下长江、淮河流域的赋税支撑着，睢阳位于大运河的汴河河段中部，是江淮流域的重镇，如果失守，运河阻塞，后果不堪设想。张巡、许远守睢阳，兵力最多时也不满7000，前后400余战，竟然歼灭叛军12万人。睢阳坚守10月之久，在此其间朝廷不断地得到江淮财赋的接济，已完成了恢复、准备到反攻的过程，前一个月已收复西京长安，在睢阳陷落后10天又收复了东京洛阳，叛军再也无力南下。唐朝天下得以保全，全仗睢阳坚守10月之久。