מספרם של הלוחמים בצבא הצלבני אינו ידוע: ההיסטוריון ג'ונתן ריילי סמית מעלה השערה כי בעת המצור על ניקאה ביוני 1097, מנה הצבא הצלבני כ-43,000 אנשים, ובהם לוחמים (פרשים וחיילים רגלים), אזרחים חמושים ואזרחים לא לוחמים ובהם נשים וילדים; וכי בעת המצור על ירושלים ביולי 1099 מנו הצלבנים כ-15,000 איש. סמית מסיק מכך כי מספר הצלבנים מול חומות אנטיוכיה נע בין שתי הערכות אלו. הצבא הצלבני לא היה מצויד ללוחמת מצור וחסר את כלי הארטילריה שיכלו לשתק את חיל המצב ולפגוע במערך ההגנה של העיר. הוא גם היה חסר את הידע והאמצעים לבנות כלי מצור שיאפשרו טיפוס על החומות או פריצה דרכן.
עמוד השדרה של הצבא הצלבני היו האבירים שהרכיבו את חיל הפרשים הכבד. בדומה לאבירים באירופה, חימושם כלל רומח פרשים כבד לדקירה, חרב, גרזן, אלה וכלי נשק נוספים לקרב פנים אל פנים. להגנתם לבשו שריון שרשראות, קסדה ופרטי שריון נוספים. בנוסף לשריון היה להם מגן שבתקופה זו היה בצורת מחומש עם קצה הפונה כלפי מטה. המגן כיסה את גופו של הפרש בעת ישיבתו על הסוס. טקטיקת הלחימה של האבירים הסתמכה על כוח ההלם של הסתערות גוש הפרשים הכבדים, כדי לשבור את מערך האויב. אם ההסתערות הצליחה, השפעתה הייתה הרסנית ודי היה בהסתערות מוצלחת אחת של הפרשים הכבדים על מנת להביס את הצבא המוסלמי. חולשתם של האבירים הייתה במספרם הקטן יחסית ובניידות המוגבלת שלהם. בגלל החימוש הכבד אותו נשאו, האבירים היו איטיים יחסית לקשתים הרכובים ופרשים קלים אחרים של המוסלמים, ולכן היו תלויים בהגנת הקשתים הרגליים כדי להרחיק מהם את הקשתים הרכובים של האויב. במקרה שהאבירים בודדו מהגוף העיקרי של הצבא הצלבני, הם היו נתונים לחסדי הקשתים של הצבא המוסלמי.
החלק העיקרי של הצבא הצלבני הורכב מחיילים רגליים, ברובם קשתים שהשתמשו בקשת מוצלבת, אך גם נושאי חניתות ארוכות. הטווח של הקשת המוצלבת עלה במידה ניכרת על הקשת שהייתה בשימוש הקשתים הרכובים, והיא הייתה יעילה גם נגד השריון הכבד של האבירים, אך הפעלתה הייתה מסורבלת ואיטית יחסית. חלק מהחיילים הרגליים בצבא הצלבני היו חמושים בכידונים וחרבות, ולחמו בצמוד לחיל הפרשים בעיקר בעת המצור.
חיל המצב באנטיוכיה.
מעט מאוד ידוע על חיל המצב בעיר אנטיוכיה. רמון מאגילר מספר - ככל הנראה בהגזמה - כי חיל המצב בעיר מנה כ-2,000 פרשי עילית ועליהם נוספו 5,000 לוחמים רכובים נוספים ו-10,000 חיילים רגלים.
חיל המצב בעיר הורכב ממיליציות מקומיות ומתנדבים שיעילותם הצבאית ואיכות הציוד שלהם מוטלת בספק, וכן מחיילים מקצועיים של האמיר שליט אנטיוכיה ושכירי חרב ששימשו את יאיי-סיאן במלחמותיו מול האמירים הסלג'וקים. צבא זה הורכב מיחידות של ע'למאן - פרשים כבדים ממוצא טורקי ויחידות עזר של טורקמנים, בדואים, כורדים ואנשי שבטים שונים. בנוסף לכוחות המגויסים גויסו לחיל המצב גם יחידות של מתנדבים שהמניע שלהם להצטרף ללחימה נבע בעיקר מאמונה דתית ומהרצון להילחם באויבי האמונה.
הצבאות המוסלמיים-סלג'וקים בסוריה.
סוריה רבתי הייתה פסיפס שלטוני של אמירים סלג'וקים שהחזיקו צבאות תחת פיקודם האישי, וראו בערים בהן שלטו כמדינות עצמאיות למחצה כשהם מחויבים לכאורה לסולטן הסלג'וקי שמושבו בעיראק. הסלג'וקים היו שושלת שליטים ממוצא טורקי, שהשתלטה על מרבית עולם האסלאם והרחיבה את גבולותיו. הם הצליחו להשתלט על כל שטחי ההשפעה של הח'ליפות העבאסית.
עיקר כוחם ועמוד השדרה של הצבאות הסלג'וקים ושאר הצבאות הטורקיים היה חיל פרשים, שרובם היו קשתים רכובים קלים, שנתמכו על ידי יחידות קטנות יותר של חיל פרשים כבד, שלוחמיו, ולעיתים גם סוסיהם, היו מכוסים בשריון. חיל הרגלים הסלג'וקי היה מורכב בעיקר מלוחמים מתנדבים ממיליציות עירוניות הידועות גם כעיאר (ערבית: عيار), חיילים מגדודי עזר ויחידות לא סדירות משבטים טורקמנים, שהיו נחותים בציודם ובחימושם בהשוואה לחיילים הרגליים, שלחמו בשורות הצבא הצלבני.
עם התפוררות האימפריה הסלג'וקית החלו האמירים לתפוס את מושכות השלטון בחלקי האימפריה השונים, ובמקביל ירד כוחו ומספר החיילים של הצבא הקבוע. האמירים השונים התחרו אחד עם השני על אזורי השפעה, וכך הפך גיוס של צבאות סלג'וקים לעניין איטי בגלל חוסר שיתוף פעולה של חלק מהאמירים. לעיתים נהגו אמירים לסגת בפתאומיות מול פני האויב בשדה הקרב על מנת לפגוע באמיר מתחרה או יריב, מתוך גישה כי עדיף לפגוע במתחרה הסלג'וקי הישיר מאשר לעמוד מול אויב משותף. כך ניגף צבא סלג'וקי גדול מול כוח צבאי צלבני קטן במהלך השלבים האחרונים של המצור על אנטיוכיה.
המצור הראשון.
מהלכים אחרונים לפני המצור.
חיל המצב באנטיוכיה.
יאיי-סיאן היה מודע לתנועת הצבא הצלבני הקרב אל אנטיוכיה, ולכן החל לאגור מזון ופנה לעזרת השליטים המוסלמיים הקרובים - רדואן שליט חלב ואדונו הרשמי, ודוקאק שליט דמשק, שהיה בעל בריתו. לאחר שלא הצליח לזכות בעזרתם, הוא ביקש את עזרת השליט הסלג'וקי החזק ביותר באזור, כרבוגא שליט מוסול. הוא חשש לנאמנות האוכלוסייה הנוצרית של אנטיוכיה, ולכן אסר את הפטריארך היווני של אנטיוכיה, גירש רבים ממנהיגי הקהילות הנוצריות האחרות, החרים את רכוש הכנסייה והפך את הכנסייה המרכזית על שם פטרוס הקדוש לאורווה.
הצבא הצלבני.
לאחר קרב דוריליאום פנה הצבא הצלבני לכיוון דרום-מזרח. הוא כבש את קוניה באוגוסט 1097, ולאחר חודש ימים הגיע אל היראקליאה (העיר אראלי בטורקיה). כאן התפצל הצבא הצלבני: כוח קטן בראשותו של בלדווין מבויון ועמיתו טנקרד, עבר את שערי קיליקיה והגיע למרש; ולאחר מפגש עם הכוח הצלבני העיקרי, המשיך מזרחה והקים את רוזנות אדסה, המדינה הצלבנית הראשונה. הכוח העיקרי בפיקודו של בוהמון מטרנטו יצא ממרש באוקטובר 1097 והמשיך דרומה לאורך חופיו המזרחיים של הים התיכון בדרך לאנטיוכיה.
באמצע אוקטובר 1097 ערכו מנהיגי מסע הצלב הראשון ועידה בה דנו בשאלה כיצד לתקוף את אנטיוכיה. כשהם מותשים מהמסע הקשה לאורך אנטוליה נחלקו דעות מנהיגי הצבא בנוגע לטקטיקה שיש לנקוט. הצבא הצלבני לא היה גדול מספיק להקיף את העיר כולה, ומצד שני השטח החקלאי מסביב לעיר לא יכול היה לספק את צורכי הצבא, דבר שהעמיד את הצלבנים בסכנת רעב במקרה של מצור ממושך. בנוסף, חסרו הצלבנים מכונות מצור שיכלו להבקיע את חומות העיר וביצוריה, ולא היו להם בעלי מקצוע שיכלו לבנות מכונות מצור.
אחת ההצעות הייתה כי הצלבנים ייסוגו וימתינו עד בוא האביב והגעת תגבורות. הגנרל טטיקיוס, היועץ ונציג הקיסר הביזנטי אלכסיוס הראשון, שליווה את הצלבנים, הציע לאמץ טקטיקה של מצור מרחוק, על ידי תפיסת נקודות שולטות וניתוק העיר ממקורות האספקה שלה. רק רמון הרביעי, רוזן טולוז הציע כי הצלבנים יתקיפו את אנטיוכיה ויסתערו על ביצוריה. בסוף הדיון החליטו מפקדי הצבא הצלבני לנסות ולצור על נקודות מפתח מול החומות ועל שערי העיר.
תחילת המצור.
ב-20 באוקטובר 1097 הגיע הצבא הצלבני לגשר הברזל שעל האורונטס, במרחק 19 קילומטר צפונית לאנטיוכיה. הגשר נכבש בהסתערות, וב-21 באוקטובר הגיעו הצלבנים עד לחומה הצפונית של אנטיוכיה. הצבא הצלבני התפרס מול החומה הצפונית והמערבית של העיר. בוהמון חנה מול שער פאולוס הקדוש, סמוך לקצה הצפוני של החומה. ממערב לו התמקם כוח בפיקוד איג דה ורמנדואה. אטיין השני, רוזן בלואה עם רוברט השני, דוכס נורמנדיה ורמון הרביעי, רוזן טולוז, חנו מול שער הכלב. גוטפריד מבויון מיקם את כוחו ממערב לשער הדוכס, מול הקטע הצפון-מערבי של חומת העיר. כאמור, הצבא הצלבני לא היה גדול מספיק כדי להקיף את העיר ולנתק את כל דרכי הגישה אליה, ולכן הגשר על האורונטס, מחוץ לחומות העיר בקטע הדרום-מערבי של החומה, נותר בידי המגינים. במהלך השבועיים הראשונים של המצור לא נקטו הצדדים ביוזמה התקפית. המגינים ניסו להעריך את כוחו של הצבא הצר על העיר ואת תוכניותיו, בעוד הצלבנים ניצלו את השקט היחסי כדי לאסוף מצרכי מזון מהאזור החקלאי שסביב אנטיוכיה. המחנות של הכוחות הצרים מוקמו סמוך לשערים החשובים ביותר של העיר, שהגישה אליהם הייתה קלה יחסית, מתוך מחשבה כי פריצה דרכם תמוטט את הגנת העיר ותאפשר את כיבושה המהיר.
לאחר שהתברר לחיל המצב, כי הצלבנים לא מתכוונים לתקוף ישירות את ביצורי העיר, אלא מנסים להכריע אותה במצור ובמלחמת התשה, הם אימצו טקטיקה של יציאה אל מחוץ לחומות, ותקיפות פתע של מחנות המצור שנמצאו בטווח הירי של המגינים על החומות. הם ניצלו את העובדה, ששער הברזל בחומה המזרחית של העיר, נותר מחוץ לתחום השליטה הצלבני, כדי לשלוח דרכו יחידות לתקוף מכיוון מזרח את המחנה הצלבני שחנה מול שער פאולוס הקדוש, ואת הדרך שהובילה אליו מ"גשר הברזל". יחידות של פרשים קלים יצאו משער הגשר שהצלבנים לא הצליחו לחסום, ותקפו מכיוון דרום את המחנות הצלבניים שמוקמו מול החומה המערבית של העיר, מעבר לנהר האורנטס. בנוסף לתקיפות מתוך חומות העיר, נעזרו מגיני אנטיוכיה בחיילות מצב של מבצרים ששכנו בנקודות שולטות סמוך לעיר ונותרו בידיים מוסלמיות, כדי להטריד את הכוחות הצרים מעורפם ולתקוף יחידות צלבניות קטנות שהתרחקו מהעיר לצורך חיפוש מזון, או שהיו בדרכם אל העיר.