建武三年（1336年），背叛建武新政的足利尊氏，一度敗逃九州，又率領大軍再度攻向京城。楠木正成獻策說：「請天皇暫時移駕比叡山，把敵人引進京城，再前後夾擊。」卻被公家們否決，命他下兵庫迎擊尊氏。正成知道這將是最後一戰。
前往兵庫途中，正成在攝津國的櫻井驛，把十一歲的嫡子正行叫來，對他說：「這次合戰，是天下的分界點。聽到我戰死的消息，你就要想到天下必定歸將軍（尊氏）所有。但絕不可因為吝惜一時的性命，就拋棄多年的忠義而投降。一族之中，只要還有一人活著，就據守金剛山，捨命防守。這才是對父親最大的孝行。」說完就讓正行回河內去了。
五月二十五日，在湊川進行決戰。正成只率七百多騎，衝向尊氏數十萬的大軍。經過長達六小時的激戰，正成的兵只剩七十三人，正成自己也受了十一處傷。
正成走進湊川北邊的一戶民家，與弟弟正季相對而坐。正成問：「人說最後一念決定來世的生。九界之中，你想要哪個？」正季哈哈大笑回答：「就算轉生七次，我也只想同樣生為人，消滅朝敵。」正成說：「這是罪孽深重的願望，但我也這麼想。來吧，轉生之後實現這個心願。」兄弟互刺而死。一族十三人、家臣六十多人，也都在那裡切腹了。
神戶市的湊川神社裡有正成的墓。德川光圀所建的墓碑上刻著「嗚呼忠臣楠子之墓」。