Tháng 7 năm 756, Đường Túc Tông đăng cơ tại Linh Vũ, tôn Đường Huyền Tông làm Thái thượng hoàng, rồi bắt đầu chiến dịch bình định cuộc phản loạn của An Lộc Sơn. Đến tháng giêng năm 757, An Lộc Sơn bị chính con trai là An Khánh Tự giết chết.
Từ tháng 3 năm 756 đến tháng 7 năm 757, tại Ung Khâu và Tuy Dương đã bùng nổ những trận chiến phòng thủ vô cùng ác liệt. Trương Tuần liên tiếp bày ra kỳ mưu diệu kế, chỉ với vài nghìn quân lính mệt mỏi kiệt quệ mà có thể chống cự với hơn mười vạn quân phản loạn. Thế nhưng trong thành thì cạn lương thảo, bên ngoài lại không có viện binh, tình thế vô cùng tuyệt vọng.
Tháng 7 năm 757, thành Tuy Dương đã hoàn toàn cạn kiệt lương thảo. Trương Tuần bèn sai Nam Tế Vân dẫn tinh kỵ binh phá vòng vây, đi cầu viện Hạ Lan Tiến Minh đang đóng quân ở Lâm Hoài. Thế nhưng Hạ Lan Tiến Minh không chịu xuất binh ứng cứu.
Thế rồi Nam Tế Vân đành phải rời khỏi Lâm Hoài, vòng sang Ninh Lăng ở cách Tuy Dương hơn hai mươi dặm về phía tây, mượn được ba nghìn quân rồi quay trở lại. Đến gần Tuy Dương thì bị quân phản loạn phát hiện và bao vây. Nam Tế Vân dẫn quân liều chết xung phong, một trận huyết chiến bùng nổ ngay dưới chân thành.
Trương Tuần nghe thấy tiếng chém giết ngoài thành, biết rằng Nam tướng quân đã trở về, ông liền mở cổng và dẫn quân xuất chiến, đánh lui quân địch và đón Nam Tế Vân cùng số quân còn lại vào thành. Để giải quyết tình trạng thiếu lương thực, họ đã cướp được rất nhiều trâu từ doanh trại địch. Nhưng trâu thì chạy chậm, nên hàng loạt binh sĩ đã ngã xuống khi liều mình bảo vệ đàn trâu ấy. Ba nghìn quân xung trận, sau trận chiến dữ dội này thì chỉ còn lại khoảng một nghìn người.
Khi Nam Tế Vân báo rằng việc cầu viện không thành, sẽ không có viện binh, tướng sĩ nghe xong đều òa khóc. Thế nhưng ngay trong cảnh tuyệt vọng ấy, vẫn không một ai chịu đầu hàng.
Trương Tuần cố thủ thành Tuy Dương, ông liên tục dùng các loại mưu kế kỳ xảo để phá giải thế công của quân Yên. Đến tháng 10, sau những trận huyết chiến dài dằng dặc, trong thành đã không còn bất kỳ thứ gì có thể ăn được. Họ đã phải giết ngựa chiến, rồi bắt chim sẻ, bắt chuột ăn để cầm hơi, cuối cùng thì ngay cả chuột cũng không còn. Quân đội trong thành chỉ còn lại hơn bốn trăm người, ai nấy đều đói lả đến mức không còn sức đứng dậy.
Trương Tuần quay về phía tây, hướng về nơi Đường Túc Tông đang đóng quân, ông quỳ xuống hành lễ và nói: “Thần đã dốc hết trí lực và dũng khí, nhưng vẫn không thể đánh bại cường địch, giữ vững cô thành. Dù cho có hóa thành quỷ, thần cũng quyết liều chết giết địch để báo đáp triều đình”.
Đến tháng 10 năm ấy, thành Tuy Dương cuối cùng cũng đã thất thủ.
Trương Tuần, Hứa Viễn, Lôi Vạn Xuân và Nam Tế Vân đều bị bắt làm tù binh. Tướng địch là Doãn Tử Kỳ đã hỏi Trương Tuần: “Nghe nói mỗi lần chiến đấu, ngài đều trợn mắt, nghiến răng đến vỡ cả hàm. Vì sao lại oán hận chúng ta đến mức ấy?”
Trương Tuần đáp: “Ta chỉ hận không đủ sức nuốt trọn lũ nghịch tặc các ngươi!”
Doãn Tử Kỳ dùng dao cạy miệng Trương Tuần, phát hiện ông chỉ còn lại vài cái răng. Trương Tuần lớn tiếng mắng: “Ta vì nghĩa quân thần mà chết. Còn ngươi theo nghịch tặc, chẳng khác gì cầm thú. Ngày chết của ngươi cũng chẳng còn xa!”
Khí tiết trung liệt ấy quả thật khiến người khác cảm phục. Thậm chí Doãn Tử Kỳ cũng thấy động lòng, nói rằng hay là tha cho ông ấy. Nhưng những kẻ xung quanh nói: “Người này giữ trọn nghĩa khí, ắt không thể dùng cho ta. Lại được lòng tướng sĩ, nên không thể lưu hắn lại”. Ý nói Trương Tuần là bậc nghĩa nhân, quyết không đầu hàng, mà lại có uy tín quá lớn, nếu để sống chỉ càng nguy hiểm.
Vì vậy, cuối cùng Doãn Tử Kỳ đã ra lệnh hành quyết Trương Tuần, Lôi Vạn Xuân và Nam Tế Vân.
Còn vị Thái thú đầu tiên của Tuy Dương là Hứa Viễn thì không bị xử tử ngay, mà bị áp giải về Lạc Dương. Nhưng sau đó Hứa Viễn cũng bị An Khánh Tự sát hại.
Thuở ban đầu cố thủ thành Tuy Dương, Trương Tuần chỉ có một vạn binh sĩ cùng với hàng chục vạn dân chúng trong thành. Chỉ cần gặp ai một lần, hỏi tên một lần, thì Trương Tuần đều sẽ nhớ tên người ấy. Về sau dù cho có ở giữa đám đông, ông vẫn có thể nhận ra họ ngay lập tức. Trương Tuần đối đãi với mọi người bằng sự chân thành, chính trực và vô tư, khi dùng binh thì liên tiếp giành thắng lợi bằng diệu kế, quân lệnh lại nghiêm minh, thưởng phạt rõ ràng, binh lính đều một lòng vì ông mà chiến đấu.
Không chỉ đối với quân Đường, ngay cả với binh lính nước Yên đang tấn công thành, Trương Tuần cũng giảng giải cho họ hiểu sự khác biệt giữa trung nghĩa và phản nghịch. Trong quân Yên có hơn hai trăm người đã cảm phục mà đi theo ông, rồi họ liều chết chiến đấu bảo vệ thành. Những người lính một khi đã theo Trương Tuần thì tuyệt không đầu hàng địch, mà họ kiên quyết bảo vệ thành Tuy Dương đến cùng.
Trương Tuần đã chỉ huy hơn bốn trăm trận đánh lớn nhỏ, kìm chân hàng chục vạn binh sĩ nước Yên, điều này đã tạo nên một sự hậu thuẫn trọng yếu, giúp quân Đường chiếm lại hai kinh thành đã mất. Quan trọng hơn nữa, chính vì Trương Tuần và Hứa Viễn liều chết cố thủ thành Tuy Dương, nên quân phản loạn không thể chiếm được vùng Giang Hoài, giúp bảo toàn sinh mạng cho bách tính nơi ấy. Mà Giang Hoài cũng là nguồn thuế khóa trọng yếu giúp nuôi dưỡng tài chính cho nhà Đường về sau.
Sau này, Văn Thiên Tường trong bài thơ “Chính khí ca” có câu rằng: “Vi Trương Tuy Dương xỉ, Vi Nhan Thường Sơn thiệt” – chính là để ca ngợi Trương Tuần, người tử thủ cùng thành Tuy Dương, cùng với Nhan Cảo Khanh – vị Thái thú ở Thường Sơn đã mắng giặc rồi bị sát hại.
