בימים אלו חל חג השבועות. בעוד שבעבר, משך שנים רבות, היו נראות שיירות מרובות של עולי רגלים העושות את דרכן אל ירושלים, כעת נדמה התנועה באופן מוחלט. איש לא חצה את הסגר שהוטל על העיר.
בשל המצור שכפה את הרעב על המורדים, הגיחות הושבתו. המטרה הושגה. היהודים היו חלושים ומותשים ולא כשירים ללחימה. לדברי יוסף בן מתתיהו, טיטוס המתין כחמישה ימים – עד ט' בסיוון – לכניעת המורדים והסגרתם את העיר, אך זה לא קרה. למרות מצב המורדים העגום שהמשיך להידרדר.
כיבוש הר-הבית.
סיום הכיבוש היה נחוץ לאספסיאנוס מבחינה פוליטית. הכנעת המורדים היהודים תיתן לגיטימציה לקיסרותו, בהכרת העם בכך שהוא ממגר את מערערי השלטון. גם טיטוס עצמו רצה לסיים את המצור בהקדם האפשרי - מנעמי העיר רומא ציפו לו לאחר שישלים את הכיבוש. השמדת הסוללות הראשונות שיבשה את לוח הזמנים של טיטוס ועיכבה את תאריך היעד שלו. מיכאל בן ארי, בהתבסס על גרשון בר-כוכבא, מציין כי המעבר להתקפות היה מלקחי המערכה הארוכה של המרד הגדול, שבהשוואה בין המצור על יודפת מול המצור על גמלא הסיק אספסיאנוס כי התקפה ופריצת החומות עדיפות הן על פני המתנה ממושכת בכיתור פאסיבי של העיר. שיקול זה עמד לנגד עיניו של טיטוס, ומחמתו עבר שוב להתקפת העיר האמצעות סוללות ומכונות ניגוח וירי.
הקמת רביעיית סוללות.
כפי התוכנית, פנה כעת טיטוס להקמת הסוללות. אולם כפי שהתלבן בדיון המוקדם, הפעלת כוח מבוזר, ברת סיכויים פחותים להצלחת המבצע. על כן ריכז טיטוס את כל הכוחות בגִזרה שמול מצודת אנטוניה ופקד להקים לעברה ארבע סוללות גדולות מקודמותיהן.
הקושי העיקרי כעת היה המחסור בעצים. כל העצים שבטווח רדיוס 17 קילומטר מירושלים כבר נכרתו לצורך הקמת הסוללות הקודמות. החיילים שוטטו במרחקים כדי לספק את מלאי העצים הדרוש. המאמץ היה קשה במיוחד, והחיילים, שהיו צריכים לסחוב על גבם את כמויות העצים הגדולות, היו מותשים מהמלאכה המפרכת ורטנו על המשימה שהוטלה עליהם.
המערך של כריתת העצים הנרחבת פגע קשות במראה פניהם של יהודה וירושלים. יוספוס מתאר את התמונה:
בשל המחסור בעצים והגדלת מבנה הסוללות, מלאכת הקמת הסוללות הנוכחית התארכה משקודמתה והסתיימה לאחר 21 ימי עמל, בראש חודש תמוז. חששות כבדים קיננו בשני צִדי המחנות. היהודים חששו מפני קיום הסוללות. אם אלו לא תושמדנה באש, העיר תיכבש. והרומאים חששו משרֵפת הסוללות, שאם תעלינה באש גם הפעם, לא יהיה סביר לכבוש עוד את העיר, מחמת המחסור בעצים ומחמת מצב הלגיונרים שהיו מותשים גופנית ממאמץ המבצע ורוחם הייתה ירודה מחמת השיבושים בתוכניות.
המערכה על אנטוניה.
כדי להבטיח את כיבוש מצודת אנטוניה ריכז טיטוס את מכונות המצור והירי של ארבעת הלגיונות שלו בגזרה זו. בנוסף הוא הציב כוחות חזקים לפני סוללות המצור, כדי לאבטח אותן ולמנוע מהלוחמים היהודיים בפיקוד יוחנן מגוש חלב להגיע אליהן, או אף להתקרב מספיק כדי להשליך לעברן לפידים ולהצית אותן. האחרונים אמנם ניסו לתקוף ולהצית את הסוללות, אך לא הצליחו להבקיע דרך הכוחות ששמרו אליהן ונאלצו לסגת.
באותו היום בו הושלמו הסוללות, החל טיטוס מקדם את מגדלי המצור שלו אל חומות המצודה. הפרשי הגובה הגדולים הקשו על הרומאים: המגדלים של האנטוניה היו בגובה 25–35 מטרים, ובנוסף לכך המורדים השתמשו בארבעת מגדלי המצור, שבנה יוחנן מגוש חלב במסגרת מלחמתו נגד שמעון בר גיורא, כפלטפורמה להצבת מכונות ירי. היהודים המטירו מאנטוניה סלעים, לפידים וחִצים על הצרים, ואילו הרומאים השיבו בירי מסיבי ממכונות המצור שלהם, בניסיון לשתק את אש המגינים, ולאפשר להמשיך בהרעשת החומה באמצעות אילי הברזל ללא הפרעה. יחידת מחץ שאובזרה במִכשור ידני הצליחה באמצעות טכניקת הטסטודו לחתור אל מתחת חומת אנטוניה ולעקור ארבע אבנים ממקומן. הפעולות לערעור החומה, שארכו שלושה ימים, הביאו לבסוף לקריסתה בליל ג' בתמוז. המנהרות שחפר יוחנן מגוש חלב מתחת לחומה, כדי למוטט את סוללות המצור הרומיות הראשונות, סייעו בקריסת החומה.
אנשיו של יוחנן, שציפו מראש לנפילת החומה, בנו קו חומה לפנים מהחומה החיצונית של המצודה. כאשר קרסה החומה החיצונית של אנטוניה, דימו הרומאים להתפרץ אל המצודה, אך חומה זו הפנימית הפתיעה אותם. הם עמדו מולה נבוכים. המורדים היהודים המטירו ירי כבד על הרומאים שעמדו למרגלות החומה החדשה, כדי למנוע אפשרות טיפוס על החומה.
טיטוס נשא נאום חוצב להבות, בו הבטיח ללוחמיו פרסים יקרי ערך ואותות הצטיינות למי מהם שיהין לעלות על החומה. מספר לוחמים, ובראשם סַבִּינוּס, לוחם אמיץ במיוחד, נטלו על עצמם את המשימה והתקדמו אל ראש החומה למרות הירי המסיבי. כשעלו לראש החומה, נתקל סבינוס באבן ונפל ארצה מלוא קומתו, מה שהכשיר את הריגתו בידי היהודים. גם שאר חבריו שעמו נהרגו או נפצעו בידי היהודים.
לדברי יוסף בן מתתיהו, כמו בכל מהלך המלחמה על ירושלים, גם עתה ניסו הרומאים לשכנע באמצעותו את הנצורים בעיר להשלים עמהם ולנטוש את נשקם, או לחלופין לצאת מהעיר ולהילחם ממקום אחר, תוך הבטחה כי בכך יינצלו העיר והמקדש מחורבן. לדבריו, חלק מן המתונים אכן ברחו אל הרומאים ושוכנו על ידי טיטוס ביישוב הנקרא גופנא, בהמשך הובאו אף הם כדי להשפיע על הנצורים להיכנע.
קרבות ליליים על ההר.
משנכשלה ההעפלה אל מצודת אנטוניה והר הבית, נערכו הרומאים לתוכנית חדשה. אל המתקפה הבאה, שנועדה לאפשר את עליית הכוחות אל הר הבית, נערכו הרומאים במשך יומיים. בליל ה' בתמוז, שעתיים לאחר חצות, חדר כוח משימה קטן נבחר בן 25 לוחמים דרך הפרצה בחומה הישנה של אנטוניה. רוב הכוח נמנה עם חיילי הלגיון החמישי, ועמם נלווה נושא הנס של הלגיון (אקוויליפר) והחצוצרן (קורניקן). הכוח התקדם בעלטה אל הזקיפים היהודים שנמנמו בעמדתם, טבח בהם והשתלט על החומה החדשה. החצוצרן שבכוח המשימה הריע, וטיטוס בלוויית מפקדים לגיונרים נבחרים רבים עלו בעקבותיהם אל החומה. במקביל הסתנן אל הר הבית כוח רומי נוסף דרך המנהרות שחפר יוחנן.
כוחותיו של יוחנן מגוש חלב לא היו מספיקים כדי להתמודד מול הכוח הרומי שעלה אל ההר. שמעון בר גיורא שלח את לוחמיו לתגבר את שורותיו של יוחנן. המורדים היהודים והצבא הרומי לחמו פנים מול פנים במרחק חרב. אופי הלחימה הצפוף והעלטה הלילית גבו מחיר רב משני הצדדים. האנדרלמוסיה שנוצרה במקום גרמה להרג דו-צדדי. המערכה המתמדת לא נתנה מקום למי מהצדדים אופציה לנסיגה או מרדף, וכן גם השורות הצפופות מנעו אפשרות נסיגה מהשורה החזיתית והציבו אותה בפני מלחמה לחיים ולמוות. הקרב הקשה הסתיים שעות רבות לאחר שהאיר היום, כשהיהודים בצד המנצח. התסיסה והזעם במחנה היהודי הוכיחו את עצמם מול הניסיון הצבאי הרומי. המורדים הצליחו להניס את הרומאים מההר. אלו נסוגו אל מצודת אנטוניה והתבצרו בה.
טיטוס וקציניו עמדו על ראש מצודת אנטוניה, משם צפו אל רחבת הר הבית וחישבו את מהלכי המערכה הבאה. במהלך הימים הבאים הרכיב טיטוס כוח משימה נבחר של יותר מ-7,000 חיילים שהכיל את 30 החיילים המצטיינים שבכל קנטוריה. קריאליס, מפקד הלגיון החמישי, התמנה על הכוח, כשתחתיו שבעה טריבונים, כל אחד ממונה על 1,000 חיילים. ההחלטה שהתקבלה על ידי טיטוס ויועציו, הייתה כי במערכה זו יישאר טיטוס באנטוניה, ומעל גבה ינהל את הקרב.
לאחר כשבוע של היערכות, בי"ג בתמוז, החלה המערכה השנייה על הר הבית. שעתיים לאחר חצות הלילה, השעה האידיאלית מבחינת הרומאים, הכוח הראשוני של הלגיונרים הסתנן בדומיה אל תוך הר הבית. הפעם היהודים היו ערניים, וזינקו ממשמרם אל הרומאים, תוך שהם מזעיקים כוחות יהודיים נוספים אגב שאגות קרב. הצדדים מצאו את עצמם שוב בקרב לילי קשה. גם הפעם היו הריגות דו-צדדיות רבות, אלא שבקרב זה הן היו בעיקר מהצד היהודי. הצבא הרומי, שהיה מסודר ומאורגן היטב והשתמש בהעברת סיסמאות לשם זיהוי הדדי, הצליח למזער בכך את מספר האבדות, לעומת כוחות היהודים שהפילו בעצמם קרבנות מקרב שורותיהם יותר ממה שנפלו על ידי אויביהם. משהאיר היום, בסביבות השעה 5:00, עברה הלחימה להיות יציבה ומסודרת. היא נמשכה עד סמוך לחצות היום, כשגם הפעם נאלצו הרומאים בסופה לסגת אל מצודת אנטוניה.
מיטוט אנטוניה והקמת חמישיית סוללות נוספות אל הר הבית.
לנוכח רוח הלחימה היהודית העזה, החליט טיטוס לחזור לשיטת הסוללות. לשם כך היה צריך להרוס לגמרי את שרידי אנטוניה עד היסוד. לאחר עבודה מאומצת בת שבעה ימים הושלמה המשימה ואנטוניה התמוטטה עד היסוד.
מדברי יוסף בן מתתיהו נראה לכאורה כי תכנון מערכה זו של מיטוט אנטוניה וסלילת הדרך להר הבית היה ביום י"ז בתמוז, יום שבו הופסקה הקרבת קורבן התמיד; לדעת ישראל שצמן, מתוך מרווח הזמן שעד י"ז בתמוז ובכפוף לדברי יוסף בן מתתיהו, ניתן לשער שתכנון המשימה היה מוקדם יותר, וביום י"ז בתמוז הסתיימה המשימה. כך או כך, ציון תאריך זה אצל יוסף בן מתתיהו, יש הרואים בו את כוונת דברי חז"ל כי בשבעה עשר בתמוז "הובקעה העיר", כשהכוונה בזה לחומת הר הבית המאוחדת עם המצודה.
לאחר סיום העבודות על הסוללה שבאנטוניה, החליט טיטוס על הקמת מערך חדש של רביעיית סוללות נוספות אל הר הבית; שתיים אל החומה המערבית, ושתיים אל החומה הצפונית. המחסור החמור בעצים בסביבות ירושלים האריך את משך ימי הפעילות. הכוחות גויסו לכריתת עצים והובלתם ממרחק, ולבניית הסוללות עצמן. בנוסף להם, יחידות חיל העזר מונו לאבטחת כוחות הלגיון שעסקו במלאכת הקמת הסוללות.