叛軍內(nèi)部高層也出現(xiàn)了劇變。至德二年（公元757年），安祿山養(yǎng)子安慶緒在洛陽(yáng)刺殺安祿山，成為叛軍新的首領(lǐng)。安慶緒沒(méi)有安祿山的威望，是故迫切需要一場(chǎng)大的勝利來(lái)鞏固自己的地位，于是安慶緒把目光對(duì)準(zhǔn)了睢陽(yáng)（今河南商丘市睢陽(yáng)區(qū)）。

睢陽(yáng)是溝通江淮與中原最為重要的樞紐，也是江南物資轉(zhuǎn)運(yùn)到中原的交通樞紐，一旦叛軍奪取睢陽(yáng)，便可以徹底切斷大唐朝廷與江南財(cái)富之的聯(lián)系，繼而將唐廷困死在西北貧瘠之地。安慶緒以自己的心腹將領(lǐng)汴州刺史尹子奇為帥，統(tǒng)率30萬(wàn)叛軍主力進(jìn)攻睢陽(yáng)，睢陽(yáng)太守許遠(yuǎn)緊急向睢陽(yáng)附近的寧陵守將張巡求援，張巡也意識(shí)到睢陽(yáng)的戰(zhàn)略位置重要性，遂主動(dòng)撤出寧陵與南霽云一起率麾下3000兵馬馳援睢陽(yáng)。張巡到睢陽(yáng)后，許遠(yuǎn)主動(dòng)交出指揮權(quán)給張巡，張巡以南霽云為主將率敢死之士夜襲叛軍，南霽云還一箭射瞎尹子奇的左眼，重挫叛軍銳氣。

由于睢陽(yáng)強(qiáng)攻不下導(dǎo)致叛軍傷亡慘重，尹子奇只得放棄攻城，轉(zhuǎn)而實(shí)行圍困戰(zhàn)術(shù)，尹子奇命令士兵在睢陽(yáng)城外挖掘3道深壕，徹底切斷了睢陽(yáng)與外界的聯(lián)絡(luò)，睢陽(yáng)城內(nèi)糧草消耗殆盡。于是，南霽云率30名騎兵突破叛軍封鎖線向屯兵在彭城的御史大夫許叔冀求援，許叔冀懾于叛軍威勢(shì)，不敢馳援。南霽云只得再去臨淮（今江蘇盱眙北）向御史大夫賀蘭進(jìn)明求援，賀蘭進(jìn)明嫉妒張巡的戰(zhàn)功，故意推諉不救，賀蘭進(jìn)明甚至想扣留南霽云作為自己的部下，南霽云拔出佩刀自斷中指以明志，賀蘭進(jìn)明見(jiàn)南霽云如此決絕便放南霽云回睢陽(yáng)。

不久，南霽云回到睢陽(yáng)，卻未能帶來(lái)一兵一卒的援兵，睢陽(yáng)城中已經(jīng)出現(xiàn)了人相食的慘劇，還能拿起武器的士兵不過(guò)百人，城陷只不過(guò)是個(gè)時(shí)間問(wèn)題。同年十月，經(jīng)過(guò)200多天的血戰(zhàn)，睢陽(yáng)這座堅(jiān)固不屈之城終究被叛軍攻陷，張巡、南霽云等將領(lǐng)被俘，尹子奇愛(ài)惜南霽云的才能，遂親自勸降南霽云，南霽云堅(jiān)決不降，厲聲曰：“男子漢大丈夫，不可向不義者屈服，寧掉頭顱垂青史，不留罵名在人間?！焙笕擞性?shī)贊揚(yáng)道：

這位盛唐第一勇士，就這樣壯烈地在睢陽(yáng)殉國(guó)。十二天后，唐軍收復(fù)睢陽(yáng)，重新收殮安葬南霽云的尸骸，并下詔追封南霽云為開(kāi)府儀同三司、贈(zèng)揚(yáng)州大都督，以勵(lì)忠臣之氣。