Từ đó, Văn Thiên Tường bị ngồi tù đến 3 năm, ông nhận được thư của con gái, qua đó được biết vợ và hai con gái đều làm nô lệ trong cung, trong thư cũng ám thị ông chỉ có đầu hàng thì gia đình mới mong có ngày đoàn tụ. Văn Thiên tường lòng đau như cắt, ông không muốn vì vợ con mà mất hết khí tiết, mới viết thư cho em gái nói rằng; "Nhận được thư của Liễu Nữ, lòng đau như cắt, đời ngươi ai chẳng có tình ruột thịt máu mủ, nhưng nay đã đến nước này chỉ cần một chết mà thôi, không còn cách nào khác".

Trong thời gian ngồi tù, Văn Thiên Tường đã viết được khá nhiều bài thơ. Thí dụ như "Chỉ nam hậu lục" gồm 3 quyển, "Chính khí ca", đều là những danh tác bất hủ. Nguyên Thế Tổ thấy uy hiếp và dụ dỗ cũng không thể khuất phục được Văn Thiên Tường, bèn quyết định triệu kiến để khuyên Văn Thiên Tường. Nhưng Văn Thiên Tường vẫn một mực không chịu quỳ gối trước mặt vua, Nguyên Thế Tổ cũng không bức ép chỉ nói rằng "Ngươi ở đây đã lâu ngày rồi, nếu chịu quy thuận trung thành với trẫm, thì trẫm có thể ban cho người một chức tước nào đó". Văn Thiên Tường bác lại rằng: "Tôi là tể tướng của Đại Tống, nay nhà nước bị diêt vong thì tôi chỉ mong được chóng chết mà thôi, chứ không mong được sống lâu làm gì". Nguyên Thế Tổ lại hỏi rằng : "Vậy ông muốn thế nào?". Văn Thiên Tường đáp: "Chỉ mong được chóng chết là đủ rồi". Nguyên Thế Tổ chẳng còn cách nào khác, đành ra lệnh hành quyết Văn Thiên Tường.

Ngày hôm sau, Văn Thiên Tường bị đưa ra pháp trường, trước khi hành hình, viên giám quan hỏi ông rằng: "Tể tướng còn điều gì muốn nói không? Nếu hối hận còn có cơ hội khỏi chết". Văn Thiên Tường quát lên rằng: "Chết thì chết, còn gì phải nói". Sau khi Văn Thiên Tường mất, người ta phát hiện trong túi ông có một bài thơ viết rằng: "Khổng viết thành nhân, Mãnh viết thủ nghĩa, tình kỳ nghĩa tận, sử dĩ nhân trí. Độc thánh hiền thư, sở học hà sự? Nhi kim nhi hậu, thứ kỷ vô hồn". Văn Thiên Tường mất vào lúc 47 tuổi.