方国珍等海盗重新入海，并且到沿海各州县抢劫烧杀，朝廷命令孛罗帖木儿为江浙行省左丞，任元帅领兵驻扎宁波，因为泰不华对当地情况熟悉，让他担任浙东道宣慰使，任副帅，驻兵温州，伺机南北夹击。方国珍攻打温州，泰不华以焚烧的竹筏冲击方国珍船队，方国珍当晚即逃走。后来，孛罗帖木儿和泰不华约定，以六月的某日南北政府军会师于大闾洋，夹击方国珍。结果，孛罗帖木儿率领的政府军提前三天到达，被方国珍夜率敢死队放火冲击，政府军未战先溃，落水死者过半，元帅孛罗帖木儿亦被方国珍俘虏。
孛罗帖木儿被俘后，向朝廷上表，为方国珍讲好话，泰不华悲愤不已，气得好几天吃不下饭，朝廷只信孛罗帖木儿的话，于是又派出大司农达识帖木迩为特使，到黄岩招安方国珍。原来一直住在船上的方国珍兄弟，此时也上岸来会见朝廷官员，并住进陆地的小楼里。这一天刚好是中秋节，泰不华准备派出敢死队去暗杀方国珍，达识帖木迩当晚刚好来访，泰不华即以暗杀事相告，达识帖木迩坚决反对：“朝廷派我来是招安的，你怎么能违抗朝廷命令暗杀他？”此事只好中止。后来，朝廷命令泰不华亲至海滨，见证遣散了方国珍的党徒，没收了他们的船只、武器，方国珍兄弟等人，分别授予不同的职位。不久，朝廷任命泰不华为台州路达鲁花赤——一号地方长官，在元代，地方一号必须蒙古人当，二号是色目人，三号才有可能是汉人。
元政府为征伐徐州，命令江浙行省征调船只水师北上扼守长江口，方国珍属征调之列。他怕被朝廷暗算，重新入海，再举反帜。泰不华认为，作为朝廷命官，以死报国，自是本分，他立即派兵封锁黄岩澄江，防止方国珍骚扰内地。派出义士王大用去找方国珍，要他迷途知返，方国珍更加疑惧，于是扣留了王大用，并派出小船二百只，袭击海门，进入州港，攻打马鞍山等地。泰不华对部属说：“我以一个穷书生的身份得登高位，常常担心自己辜负所学的道德文章。现在，我作为台州的领导，守土有责。方国珍降而复叛，反复无常。大家团结一致，共同消灭叛匪，成功了，是大家的功劳，如果不成功，我就以死报国。”大家都踊跃响应。
方国珍派亲戚陈仲达过来，商谈投降事宜，泰不华于是率领部属，高挂受降旗，乘船候潮前往。后来，船触沙堆不能前行，不久方国珍船到。泰不华叫陈仲达去交涉投降条件，陈已是惊慌失措，泰不华知道自己中计，于是亲手斩了陈仲达，并指挥官军与方国珍船队交战。官军射杀方军五人，方军人多势众，纷纷跳入官船，又被官军砍死两人。方军想将泰不华抱过船去，泰不华怒叱一声，夺过大刀，又杀死方军两人。
最后，泰不华被方军群槊刺死，遗体被丢入海中，时年四十九岁，同时遇难的官军人员有：僮仆抱琴，临海尉李辅德，千户赤盏，义士张君璧。后来，元朝廷追赠泰不华荣禄大夫等，封魏国公，谥忠介，立庙台州，赐额崇节。
泰不华文能当状元，武能上战场，对朝廷忠，并且死于平叛之战，应该是值得后世景仰的人物。