ב-16 במאי 1948, עם הפלישה המצרית ולאחר התקפות קשות מצד ערביי האזור, פונו הילדים והנשים ברגל לבאר טוביה ("מבצע תינוק"). בניצנים נשארו 67 חברים, מתוכם עשר נשים, ומחלקה של חטיבת גבעתי. יחד מנה הכוח המגן 141 אוחזים בנשק, חלקם חסרי ניסיון קרבי.
המצרים התפנו לטפל בקיבוץ רק לאחר שנעצרו בנחל לכיש. גדוד חי"ר מצויד בתותחים ובטנקים תקף את הקיבוץ ניצנים בליל 6 ביוני 1948. לאחר הפגזה קשה הסתערה פלוגה מצרית על "גבעת המכלים", אך ההסתערות נהדפה. לאחר מכן הפציצו מטוסים מצרים את עמדות המגינים וזרעו הרס רב.
בשעה 11:00 כבשו לוחמי החי"ר המצרי, בחיפוי ארבעה טנקים, את "גבעת המכלים". אנשי ניצנים נסוגו ל"ארמון" – בית הפרדס הגדול שבמרכז היישוב. ניסיון ההימלטות נכשל ועלה בהרוגים. מפקד ניצנים אברהם שוורצשטיין החליט להיכנע, אך אחד החיילים שנשלח להידבר עם המצרים נורה ונהרג. אברהם והאלחוטנית מירה בן ארי יצאו לעבר קצינים מצרים להודיע על כניעתה של ניצנים. מפקדם שלף אקדח והרג את אברהם. מירה שלפה אקדח משלה וירתה במפקד המצרי. חבריו הרגו אותה מיד.
ניצנים נפלה ב-7 ביוני. בקרב נהרגו 33 ממגיניה. השאר נלקחו בשבי לאחר שהושפלו במצעד ברחובות מג'דל (אשקלון של היום). נפילת ניצנים זעזעה את היישוב. אבא קובנר, קצין החינוך של חטיבת גבעתי, פרסם דף קרבי וביזה את מגיני ניצנים. רק שנים רבות אחר כך טוהר שמם של הלוחמים.
צה"ל כבש את ניצנים ב-28 באוקטובר. שבויי ניצנים חזרו לישראל לאחר מלחמת העצמאות, אספו את עצמות הנופלים וקברו אותם בקבר אחים בבית הקברות של הקיבוץ. הם הקימו את הקיבוץ מחדש כ-3 ק"מ ממזרח לקיבוץ הישן. כיום פועל ב"ארמון" בית ספר שדה "שקמים" של החברה להגנת הטבע. לידו ניצבת אנדרטת האישה הלוחמת. בעמק הקטן שממזרח לארמון, שם נפלו מירה בן ארי ומפקד ניצנים, הוקמה אנדרטה לזכרם. סרט קצר המוקרן ב"ארמון" מתאר את סיפורה של ניצנים.