בינתיים, מבצע הקמת הסוללות היה בעיצומו. המלאכה הייתה קשה והיא הצריכה מערך הנדסי ולוגיסטי: חציבת אבנים, כריתת עצים, והובלת החומרים יחד עם עפר למילוי. הלגיון החמישי והלגיון השנים עשר קיבלו את משימת הקמת הסוללות שמול מצודת אנטוניה, והלגיון העשירי עם הלגיון החמישה עשר קיבלו את משימת הקמת הסוללות שמול העיר העליונה.
בעוד הרומאים מתקדמים בתוכנית בניית הסוללות, המורדים אף הם לא נואשו וניסו לשבש ולהפריע את העבודות. לוחמיו של שמעון בר גיורא הגיחו תכופות מהעיר העליונה והטרידו את כוחות המשימה הרומאים, וכוחותיו של יוחנן מגוש חלב הפעילו ירי מָסיבי של אבנים וחִצים ששוגרו מקטפולטות ובליסטראות רבות. התנגדותם של המורדים אכן האטה את קצב ההתקדמות, אך לא עצרה את המלאכה.
קריסת הסוללות מול מבצר אנטוניה.
יוחנן הגה תחבולה למיטוט הסוללות; בעוד הכוחות שהופקדו על הקמתן מול מצודת אנטוניה עוסקים במרץ ובמאמץ רב בעבודות הבנייה, חפר יוחנן מנהרות מתחת המצודה עד למקום הסוללות. הוא דיפן את המנהרות שתחת הסוללות בתמיכות עץ חזקות דיין כדי להחזיק את הסוללות הכבדות, ואת שאר החלל מילא בחומרי בעֵרה.
טיטוס עבר בין שורות הפועלים והאיץ בהם למהר ולסיים את המלאכה. בכ"ט באייר, לאחר כשבועיים ומחצה (17 יום), עבודות הבנייה הסתיימו והסוללות עמדו על תִלן. עוד באותו היום, העלה טיטוס את מכונות המלחמה על הסוללות. בעוד המכונות מתקדמות עם החיילים על הסוללות אל עבר מצודת אנטוניה, ירד יוחנן אל המנהרות והצית אותן על תכולתן. קורות העץ שהחזיקו את גג המנהרות נאכלו מהאש, וכל מה שעמד על המנהרות התמוטט, כולל הסוללות ומכונות המלחמה שקרסו בקול רעש אדיר אל החלל שנפער תחתיהן. התכסיס הנועז שהוריד לטמיון בין רגע את עבודת העמל הרבה, היווה הפתעה קשה לרומאים ודיכא את רוחם.
השמדת הסוללות מול העיר העליונה.
היה ברור לרומאים כי עכשיו תורן של זוג הסוללות שנבנו על ידי הלגיונרים מול העיר העליונה. הם נערכו ברמה מקסימלית כדי לגונן עליהן ולזרז את ביקוע החומה הראשונה בעזרת אילי המצור. אל גזרת הפריצה שבחומה השנייה נשלחו כוחות כדי לחסום בגופם את אפשרות המעבר למורדים שעלולים להסתנן, וכוחות חיפוי הועלו אל הסוללות כדי לשלוט על החומה ולמנוע מהמורדים לפגוע בהן.
כעת היה זה שמעון שלקח פיקוד על השמדת הסוללות שמול העיר העליונה. בתחילתו של חודש סיוון, יומיים לאחר מבצעו של יוחנן באנטוניה, בעוד הרומאים מתחילים לנגח את החומה, הוציא שמעון לפועל את ביצוע התוכנית. שלושה לוחמים מובחרים חדרו בהפתעה בעד המערך הרומי וניגשו אל המכונות, להעלותן באש. מיד לאחר מכן הצטרפו אליהם לוחמים רבים נוספים כדי לגבות ולסייע למבצע. תוך כדי כך נשלח כוח מורדים נוסף אל החומה, השתלט עליה ומנע באמצעות ירי את הבאת התגבורת הרומית. הכוח הראשוני הסתער על הרומאים שנכחו במקום, ובעזרת חומרי בערה שהצטייד עמו מראש, העלה אש במכונות וסביבתן. קרב קשה התפתח בינות למוקד. הכוח לא עזב את המקום חרף ההתקפה העזה שנחתה עליו מהצד הרומי, עד שהאש חדרה את חיפוי העור של המכונות ופשטה בהן יפה.
הצלחת המבצע רוממה את רוח המורדים, ואלה הסתערו ורדפו אחר הלגיונות ה-15 וה-10 שברחו עד למחנותיהם. על יד חומות המחנה המשיך להט הקרב, שם נאבקו כוחות המורדים עם שומרי המחנה. הנוהל הרומי, שקובע דין מוות למשמר הנוטש את עמדתו, הוכיח את עצמו במערכה זו, שכן כוח המשמר העדיף מות גיבורים ולא מיתת עונשין. כוח זה נותר איתן על משמרתו ומנע את פלישת המורדים למחנות. טיטוס, ששהה באנטוניה לשם בחינת הצבה מחודשת של סוללות, לקח עמו כוח מובחר וזה נחלץ להציל את המערכה בקו הביצורים. לאחר קרב ממושך הצליחו הרומאים לאלץ את המורדים לסגת בחזרה אל העיר. גם טיטוס עצמו, לדברי דיו קסיוס, נפגע קשות בכתפו במהלך הקרבות.
במקרה זה, קיום המחנה על כוח השמירה התקיף שלו, הציל את הצבא הרומי מחדירת האויב למחנותיו ומערעור המערכות, ומנע אבדות גדולות שהיה עלולות לספוג לולא בוא כוח ההגנה מבעוד מועד.
הצלחת המבצע של שמעון דכדכה את רוחם של הרומאים, שעבודתם הממושכת בהקמת הסוללות ירדה לטמיון בתוך זמן קצר, ורבים מהם נואשו מהסיכוי להשלים את כיבוש ירושלים.
לפי דיו קסיוס, בשלב זה של המצור ערקו מספר חיילים רומיים, שנואשו מהתמשכות המערכה על ירושלים, וחשבו שהעיר כנראה איננה ניתנת לכיבוש, אל מחנה המורדים היהודיים. אמנם תופעה זו אינה מוזכרת על ידי היסטוריונים עתיקים אחרים שכתבו על המצור שעל ירושלים. סיפור זה, אם הוא אכן התרחש, מראה שמצבם של המורדים בירושלים, גם בשלב זה של המצור, לא היה חסר סיכוי, בניגוד לתיאור המופיע אצל יוסף בן מתתיהו, ומלמד על מורל ירוד בשורות צבאו של טיטוס. ייתכן שזו הסיבה מדוע יוסף בן מתתיהו, שהיה נוכח במצור, בחר שלא להזכיר אותו בכתביו, אלא במרומז. אריה וינשל מסביר את תופעת העריקה בכך שהעריקים היו מתומכיו לשעבר של נירון קיסר וממתנגדיו של אספסיאנוס. הם רצו להביא לסיום מהיר של המרד היהודי, שנמשך כבר למעלה משלוש שנים, על ידי הגעה להסכם כלשהו עם המורדים, בדומה להסדר הפשרה שחתם נירון עם עם האימפריה הפרתית בשנת 66 לספירה, בעקבות המלחמה בארמניה. חוסר היציבות הפוליטית והזעזועים הפנימיים ברומא לאחר רצח נירון והקיסרים שאחריו, תרמו לחיזוק מגמת העריקה מהצבא הרומי.
דיון ותכנון מחדש.
לנוכח המצב הקשה, נאלץ טיטוס לבצע הערכת מצב מחודשת עם הקצינים והיועצים הבכירים שלו, דבר שלא עשה מראשית המערכה על ירושלים. במהלך הדיון הועלו שלוש דרכי פעולה אפשריות להמשך המצור:
מסקנת הדיון הייתה כי בשלב זה האפשרות המעשית היחידה היא ההצעה האחרונה, שכן ריכוז הכוחות לא יצליח למנוע את גיחות המורדים, והקמה מחודשת של הסוללות תיתקל בקשיים בשל המחסור בעצים. ברירת מחדל זו הייתה דרך ארוכה, מייגעת וחסרת תהילה, אך ברת ביצוע. למעשה טיטוס החליט ליישם בהמשך גם את שאר האפשרויות שהוצעו לו: ההסגר ההדוק על העיר נועד להחליש את רוחם ואת כוחם של המורדים, ולמנוע הסתננות חוליות מורדים, שהטרידו את יחידות האספקה הרומיות, אל מחוץ לעיר; עם תום מבצע זה והשגת מטרותיו - ירוכז המאמץ ההתקפי בגזרה אחת (מצודת אנטוניה ומתחם הר הבית) ותוקמנה מחדש סוללות המצור בגזרה זו. התוכנית השהתה את התקיפה הישירה על החומות, נכון לשלב זה.
טבעת המצור.
טיטוס עבר לשלב הבא של המצור, הקמת הדייק. היקפו של הדייק היה למעלה משבעה קילומטרים. לאורך הדייק הוקמו 13 מצודות מצור גדולות. גודל כל אחת מהן הייתה כ-30 על 40 מטר. במהלך העבודות, אבטחו יחידות חיל העזר ויחידות המלכים הקליינטים את חיילי הלגיון שעסקו בהקמת הדייק. התחרות שנוצרה בין היחידות הרומיות השונות שהועסקו במבצע הקמת הדייק, הביאה להאצת המשימה. והיא הושלמה תוך שלושה ימי עבודה בלבד.
אצל יוסף בן מתתיהו אין פירוט מדויק של מבנה הדייק, ולכן הוא נתון במחלוקת בין החוקרים. לדעת מרדכי גיחון הוא כלל חומה רציפה, מגדלים, פתחים מוגנים ועמדות הגנה, כפי שהיה מקובל בצבא הרומי.
רוני רייך מציג עמדה שונה במקצת. לדעתו, מהתיאור המופיע אצל יוסף בן מתתיהו לגבי הדייק, לא ניתן להסיק באופן חד משמעי שהוא כלל חומה רציפה. לכן, בהיעדר ממצאים ארכאולוגיים שניתן לייחס אותם לדייק, קיימת אפשרות שהוא הורכב רק משורה של מגדלי משמר עשויים עץ, שהמרווחים ביניהם לא היו מוגנים בחומה. רייך מסביר את העדר שרידים כלשהם של מגדלי העץ שבתוואי הדייק, בכך שהרומאים פירקו אותם לאחר השלמת כיבוש ירושלים, כדי להשתמש בעצים לצורכי בנייה וחימום (ייתכן שהם שימשו, בין השאר, את המלבנה של הלגיון העשירי, שממערב לעיר), שכן לפי יוסף בן מתתיהו, כתוצאה משימוש אינטנסיבי בעץ במהלך המצור, נכחדו היערות ברדיוס גדול סביב ירושלים, והיה צורך בפרק זמן ארוך עד לצמיחתם מחדש של יערות הרי יהודה.
בשנות ה-20 של המאה ה-20 חשפו אלעזר ליפא סוקניק ול"א מאיר שרידי חומה מצפון לשער שכם, וזיהו אותם כחלק מהחומה השלישית. לעומתם, קתלין קניון הציעה לראות בשרידים אלו כקטע מהדייק של טיטוס. רייך, בהתחשב בגודל הביצורים שנחשפו וברמת הבינוי הגבוהה שבהם, שולל את אפשרות זו.
על פי מכסת העבודה היומית שהוטלה על החיילים, מסתבר כי העבודה של הקמת הדייק נערכה בקבוצות קטנות ובמשמרות. שיטת עבודה זו בצירוף המיומנות והמשמעת של הלגיונרים הביאו לסיום מבצע הנדסי מורכב זה תוך פרק זמן קצר.
הרעב הקשה בעיר.
תוך זמן קצר השיג הדייק את מטרתו. עתה לא התאפשרה כל הברחת מזון אל העיר, והנצורים החלו לחוש היטב בייסורי הרעב. יוסף בן מתתיהו תיאר את המצב בעיר במילים הבאות: . הוא הוסיף וכתב: .
הדו"ח האנתרופולוגי שפורסם על בסיס ממצאי עצמות אדם שנחשפו על ידי המשלחת של יגאל שילה ציין כי כל עצמות 17 בני האדם שהתגלו ממערב לגיא המרכזי אינן כוללות אף פריט צעיר. רוני רייך מסביר זאת בכך שקבוצות האוכלוסייה החלשות ביותר, בעיקר ילדים וזקנים, היו הראשונים לגווע ברעב. התנאים הקשים מוטטו את גופם בשלב מוקדם יחסית של המצור, לפני השלמת כיבוש ירושלים על ידי הרומאים
אל מול העם הנמק ברעב בתוך העיר, בצד הרומאי לא חסר דבר. מנגנון האספקה פעל במלואו כשהוא מוביל מזון צבאי בשיירות מסוריה, ממצרים ומפרובינקיות סמוכות. המעיינות השופעים של נחל קֶלְט, הממוקם כ-11 קילומטר מהאֵזור, יחד עם מקורות שתייה נוספים סיפקו את מימיהם לחיילי הלגיונות בכל משך ימי המצור. רבים מהחיילים אף הגדילו לגרות את הנצורים המורעבים, כשהם ניצבים בסמוך לחומה במצב רוח מרומם ומציגים לראווה את שפע מזונותיהם.