נמל סן סימון (העיר הטורקית סמנדה על חוף הים התיכון במרחק 14 קילומטר ממערב לאנטיוכיה) נתפס על ידי הצלבנים ושימש כבסיס לאספקה ותגבורות שהגיעו לצבאם מאירופה בדרך הים. צי ראשון הגיע לנמל מאנגליה עוד לפני שהצלבנים הגיעו לחומות אנטיוכיה. צי נוסף ובו ספינות מג'נובה הגיע לנמל בנובמבר והעביר אספקה וכוחות אל הצלבנים. על מנת למנוע מחיל המצב של אנטיוכיה לתקוף את השיירות, שעשו דרכם אל העיר מנמל סן סימון דרך "גשר הברזל", בנו הצלבנים מערכת ביצורים לה נתנו את השם מלרגרד (Malregard), סמוך לשער פאולוס הקדוש.
המאבק על המזון.
בתחילת דצמבר, עם בוא החורף, החלה האספקה במחנה הצלבני להדלדל - האספקה שהביאו הצלבנים עימם נגמרה, והם החלו לסבול ממחסור חריף במזון. במהלך חודשי החורף הקשה הקדישו הצלבנים את עיקר מרצם לחיפוש אחר מזון בסביבת העיר. תיאורי הרעב והשתקפותם בכתבים העוסקים במצור, יוצרים את הרושם כי המחסור במזון נבע מניהול כושל של המערכת הלוגיסטית הצלבנית, אולם מחקר מודרני של ההיסטוריון הבריטי תומאס אסברידג' מעלה תמונה שונה. על פי המחקר, הצלבנים סבלו ממחסור במזון למרות מאמציהם להבטיח אספקת מזון סדירה והפעלת מערך לוגיסטי יעיל יחסית לתקופה. מאמציהם החלו עם איסוף האספקה למצור במהלך המסע דרך אנטוליה ויצירת קשרים עם מקורות אספקה ארמניים. בנוסף, עם תחילת המצור נתפס נמל סן-סימון והפך לבסיס לקבלת אספקה בדרך הים מאירופה. בדצמבר החלו הצלבנים להשתמש גם בנמל לטקיה, השוכן כ-60 קילומטר דרומית מאנטיוכיה, דרכו נוצר קשר עם קפריסין שהייתה באותה תקופה בשליטה ביזנטית. עם זאת מגבלות הספינות והתנועה הימית בימי הביניים, הקשו על שמירת קשר ימי רציף עם אירופה במהלך חודשי החורף הסוערים.
הצלבנים השקיעו מאמץ ניכר כדי לתפוס את השטח סביב אנטיוכיה, לטהר אותו מכיסי התנגדות מוסלמים ולהפוך את האזור למקור מזון עבורם. אטיין השני, רוזן בלואה, כתב לאשתו במרץ 1098, כי הם הצליחו לכבוש ולהחזיק 165 ערים ומבצרים באזור העיר. תהליך זה הונע לא רק על ידי הצורך למצוא מזון ולאסוף אספקה, אלא גם היה בחלקו פרי יוזמה פרטית של אצילים במחנה הצלבני, שרצו לחפש ביזה ולהשתלט על נחלאות במזרח, והוא יצר למעשה את הבסיס הגאוגרפי להקמת נסיכות אנטיוכיה לאחר תום המצור.
במקביל למזון שנאסף באזור אנטיוכיה, הגיעה למחנה גם אספקה שנשלחה על ידי נסיכים ארמניים ונזירים ממנזרים בצפון סוריה. אולם בדצמבר הגיע הרעב במחנה הצלבני לממדים שאילצו את הצלבנים לשלוח כוח גדול תחת פיקודם של בוהמונד ורוברט מפלנדריה, לפשיטה ארוכת טווח הרחק מהעיר. ב-31 בדצמבר הופתע הכוח הצלבני, כשנתקל באזור ג'בל סומק בצבאו של דוקוק שליט דמשק, שהיה בדרכו להסיר את המצור מעל אנטיוכיה. הצבא המוסלמי לא הצליח לנצל את יתרון ההפתעה, ונפוץ לכל עבר בלחץ ההסתערות של הפרשים הכבדים הצלבנים. ההיתקלות נסתיימה ללא הכרעה - הצלבנים, שספגו אבדות ואיבדו את שללם, נאלצו לחזור לאנטיוכיה ללא אספקה, ואילו צבא דמשק נסוג כלעומת שבא מבלי שניסה להסיר את המצור הצלבני. מגיני אנטיוכיה ניצלו את יציאת צבאו של בוהמון, כדי לשלוח כוח דרך שער הגשר לתקוף את המחנה הצרפתי מעבר לנהר אורנטוס. לאחר ההתנגשות הראשונה נסוג הכוח הפושט בחזרה אל העיר בעוד הצלבנים רודפים אחריו. בהתנגשות שנייה, שנערכה סמוך לשער העיר, הייתה ידם של המגינים המוסלמים על העליונה, והצלבנים נאלצו לסגת בבהלה לאחר שספגו אבדות ניכרות.
ההיסטוריון הארמני בן התקופה מתיה מאדסה מספר:
חלק מהצלבנים לא עמדו בתלאות וברעב והחלו נוטשים את המחנה ובהם גם דמויות בולטות כמו פטרוס הנזיר. על מנת לעצור את העריקה והידרדרות המורל שלח בוהמון פרשים אחרי העריקים והחזיר את חלקם, בבושה, אל המחנה. בסוף ינואר עזבו הגנרל הביזנטי טטיקיוס ואנשיו את המחנה הצלבני. הגרסאות על אירוע זה חלוקות: בעוד ההיסטוריונים הצלבנים מציירים תמונה של בגידה והתנערות ביזנטית כוללת ממחויבותם למסע הצלב ומההבטחות לבוא לעזרת הצלבנים, מתארים היסטוריונים מודרניים את המהלך כתחבולה של בוהמון. על פי גרסה זו הודיע בוהמון לנציג הביזנטי כי חיו בסכנה וייעץ לו לברוח, ואז העליל עליו שהוא בוגד פחדן, מתוך מטרה כי העלמות נציג האימפריה הביזנטית תחזק את תביעתו של בוהמון לשליטה בעיר עם כיבושה.
ומספר ההיסטוריון האלמוני של עלילות הפרנקים:
על רקע זה יזם בינואר איש הדת ושליחו של האפיפיור אדמר דה לה פואי מהלך של טקסים דתיים ותהלוכות של חזרה בתשובה וכפרת עוונות. הכמרים שליוו את המסע ערכו מיסות, תפילות ושירת מזמורים. בשיאו של תהליך ההתנערות הדתית גורשו כל הנשים מתוך המחנה בטענה כי נוכחותן הביאה לאווירת זימה במחנה שהביאה להסתרת פני האל מהצלבנים. אלו מבין הצלבנים שהואשמו בניאוף עמדו בפני טקסים ציבוריים של השפלה ועונש הם הופשטו וקיבלו מנה של מלקות בפני הצבא הצלבני. מבלי לגרוע מאמונתם המתחדשת של המשתתפים בטקסי ההיטהרות, ניכרה התנערות מאווירה של דיכאון, פטליזם ועייפות שפשו בקרב הצלבנים והפכו אותם לכוח לא יעיל.
קרב מול צבא חלב.
בתחילת פברואר נכנס לזירת העימות צבא מוסלמי של העיר חלב בפיקודו של רידואן. הצבא המוסלמי שלפי מקורות בני התקופה מנה 12,000 חיילים (פרשים ורגלים), תפס את מבצר חרים מידי חיל המצב הצלבני הקטן, והחל צועד לכוון אנטיוכיה. מולו שלחו הצלבנים כוח של 700 אבירים תחת פיקודם של בוהמון, רוברט מפלנדריה ואטיין מבלואה, ומול חומות העיר נותרו כ-300 אבירים, חלקם ללא סוסים, וכל כוח הרגלים. הצלבנים שהיו נחותים ביחס של 1 ל-10 מול הצבא המוסלמי, בחרו בטקטיקה של תנועה מהירה, שימוש בגורם ההפתעה וטקטיקות של הלם.
הצבא הצלבני הקטן שלא היה כבול על ידי חיל רגלים איטי, יצא ממחנה המצור באנטיוכיה בלילה של ה-8 בפברואר, ונע במהירות אל שדה הקרב שנבחר בקפידה באזור גשר הברזל. על פי המקורות הנוצריים, הצלבנים בחרו תא שטח צר, בין נהר האורונטס לאגם אנטיוכיה, שימנע מהצבא המוסלמי לנצל את יתרונו המספרי ולאגף את כוחם הקטן. הצלבנים, שכוחם היה מחולק לשישה גדודים, חששו לשלוח את כל כוחם להתקפה חזיתית על הצבא המוסלמי העדיף, ולכן שמרו גדוד אחד ככוח עתודה.
הצבאות נפגשו ב-9 בפברואר. עיקר הכוח הצלבני תקף את כוח החלוץ המוסלמי. כאשר הכוח העיקרי של צבא חלב בא לעזרת חיל החלוץ, גרם הלחץ של הכוחות המוסלמים העדיפים לנסיגה צלבנית. בשלב זה תקף גדוד העתודה הצלבני בפיקודו של בוהמון את המוסלמים מהאגף. ההימור הצלבני השתלם במלואו - בהתקפת פתע מחצו הפרשים הצלבנים את המערך המוסלמי, שברו את רוח אויביהם והביאו אותם לנסיגה מבוהלת משדה הקרב. את הקרב מתאר הכותב האנונימי של "עלילות הפרנקים":
הידוק המצור.
במהלך החלק הראשון של המצור על אנטיוכיה לא הצליחו הצלבנים לסגור את קווי האספקה והתקשורת סביב העיר והמצור היה חלקי בלבד. בעוד שלושת השערים העיקריים של העיר היו חסומים על ידי הצלבנים, נותרו שער ג'ורג הקדוש ושער הברזל פתוחים לתנועה חופשית, ולמרות ניסיונות של הצלבנים להגביל את תנועת המוסלמים, האספקה לא חדלה להגיע אל המגינים. גרוע מכך, קווי האספקה של הצלבנים ובעיקר הקשר עם נמל סן-סימון היו חשופים לתקיפות מצד יחידות מוסלמיות.
בתחילת מרץ 1098, הגיע צי אנגלי לנמל סן-סימון ועמו אספקה חומרים ומומחים לבניית מכונות מצור. כוח גדול של צלבנים ליווה את התגבורת במסע שארך שלושה ימים מהנמל אל המחנה הצלבני לרגלי אנטיוכיה. במהלך המסע, ב-7 במרץ, נתקלה השיירה במארב שטמנו מגיני העיר שיצאו משער הגשר. קרבות קשים התנהלו בין כוח הליווי הצלבני וכוח חילוץ צלבני שיצא ממחנה המצור, וחיל המצב שנלכד בין הנהר וחומות העיר נטבח. ב-10 במרץ החלו הצלבנים לבצר מסגד נטוש ששלט על התנועה משער הגשר. חפיר כפול נחפר וחומה פשוטה עשויה אבנים נבנתה ובה שני מגדלים. העבודה הסתיימה ב-14 במרץ והמבצר הקטן זכה לשם לה מאומרי (La Mahomerie) על שמה של אימו של ישו, וניתן תחת פיקודו של ריימון מטולוז. חיל המצב שתנועתו דרך השער הוגבלה יצא להתקפה על המבצר הקטן בסוף מרץ, אך ההתקפה נהדפה כאשר כוחות צלבנים ממחנה גודפרי מבויון תקפו את המוסלמים מהאגף. בשבוע הראשון של אפריל בנה טנקרד מצד מול שער סנט ג'ורג על בסיס מנזר שעמד במקום, ולכד שיירת אספקה סורית שעשתה את דרכה אל תוך העיר. כך נותרה אנטיוכיה עם נתיב אספקה אחד - שער הברזל אליו הגישה הייתה קשה ומוגבלת.
משא ומתן עם הפאטימים.
במהלך אפריל הופיעה משלחת של השושלת הפאטמית, שליטי מצרים, במחנה הצלבני ובידה הצעה לברית משותפת. הברית כוונה נגד מי שהפאטמים ראו כאויב המשותף, הסלג'וקים, וכללה הצעה לחלק את סוריה וארץ ישראל בין המצרים לצלבנים. ההצעה נבעה מאי הבנה מצרית לגבי מהות מסע הצלב - הצלבנים נדמו לפאטימים כשכירי חרב של האימפריה הביזנטית וההצעה הייתה בהתאם - ייקחו הצלבנים את סוריה, אזור השפעה מסורתי של הביזנטים, והמצרים יחזיקו בארץ ישראל. הצעתם נדחתה על הסף. הפאטימים לא יצאו בידיים ריקות ובעוד הצלבנים מותשים מול חומות אנטיוכיה והמפקד הסלג'וקי של ירושלים מנותק ממקור כוחו בצפון, כבשו הפאטמים את ירושלים. באוגוסט 1098, לאחר מצור של ארבעים יום, נפלה ירושלים הסלג'וקית לידי הצבא המצרי ושליטי העיר בני ארתק נמלטו צפונה. המצרים ביססו את שלטונם בדרום ארץ ישראל בעוד צפון הארץ נותר בתוהו שלטוני.
כיבוש אנטיוכיה.