בסקרו את כוח האדם הדל העומד לרשותו הוברר לבליאן דה איבלין חומרת מצבו. בעיר נמצאו שני אבירים נוספים, ובליאן הסמיך חמישים בני אצילים מעל גיל 16 מתושבי העיר לאבירים. בהמשך הסמיך גם מספר בורגנים לתואר אצולה, על מנת שיוכלו לפקד על הלוחמים לעת מצוא - אזרחי העיר - ולהוות גרעין עיקרי של כוח חיל המצב. על מנת לממן את פעולות ההגנה נפתחה קופת הכנסייה הירושלמית והוסרו ציפויי הכסף מעל גג מגדל כנסיית הקבר. מקורות אחרים שהיו זמינים לייצור מגנים כללו מענק שניתן למסדר ההוספיטלרים על ידי הנרי השני, מלך אנגליה. מחסני הנשק של העיר נפתחו וכלי נשק חולקו לכל מי שיכול היה לשאתו. בליאן נקט תחילה אסטרטגיה של הגנה פעילה, וסיורים רכובים של פרשים פטרלו באזור ירושלים; כך נוצרה ההתנגשות הראשונה בין הצבאות, כאשר כוחות חוד של המוסלמים הותקפו על ידי סיור צלבני באזור אל קובאב (כפר בן נון).
קרבות מול החומה המערבית.
הצבא המוסלמי הגיע לירושלים ביום 20 בספטמבר והתרכז במערב העיר אל מול מצודת מגדל דוד. במקביל הוקפה העיר ביחידות צבא למניעת יציאת חיל המצב. נקודת מרכז הכובד של ההתקפה המוסלמית נבחרה על מנת להכריע את סוללת הביצורים העיקרית של העיר, שהייתה גם הקשה ביותר לפיצוח - כפי שנוכחו לדעת צבאות אחרים, כמו הצבא הצלבני שצר על העיר בשנת 1099. ההיסטוריון המוסלמי אל קאדי אל פאדיל מסביר:
במשך שבוע ימים השתוללו קרבות אל מול החומה המערבית של ירושלים, אך התוקפים המוסלמים לא הצליחו לממש את יתרונם הכמותי והתקשו להפעיל את מכונות המצור כנגד החפיר והחומה האיתנה.
ההיסטוריון המוסלמי עימאד א-דין מספר על מהלך הקרב:
קרבות מול החומה הצפונית.
לאחר הכישלון ממערב, ביום 25 בספטמבר העבירו המוסלמים את מרכז הכובד של התקפותיהם מהצד המערבי של העיר אל הצד הצפוני, הידוע כצד החלש של ביצורי העיר. הצבא המוסלמי התרכז מול שער שכם של ימינו שהיה קרוי בפי הצלבנים שער סנט סטפאן, וכוחותיו נמתחו אל הפשפש של אלעזר הקדוש - באזור שער הפרחים של ימינו - ומשם עד הפינה המזרחית של החומה הצפונית, הידועה כבורג' א-לקלק (ערבית: برج اللقلق; עברית: מגדל החסידות). מעבר לנקודה זו יורד עמק יהושפט במתלול לכיוון דרום ולא מאפשר כל פעולת מצור. באזור זה עמדה - מחוץ לחומות העיר - כנסיית סנט סטפאן, שהצלבנים הרסו לבל תשמש מקום מאחז נוח למוסלמים. מאזור זה קיימו המוסלמים קשר עם תצפיות שהוצבו על הר הזיתים ודיווחו על כל תנועה ברחובות העיר. במקביל בנו המוסלמים ארבעים מכונות מצור מסוגים שונים ובעיקר מכונות לירי ארטילרי שכיסו באש רצופה את חומות העיר ומנעו מהמגינים אפשרות להשבת אש נגדית. תהלוכה שנערכה על החומות ובראשה שריד הצלב האמיתי שנותר ברשות הקהילה הנוצרית-סורית של העיר הופסקה מאיום מטר החצים המוסלמיים.
כבר בשלב ראשון של ההרעשה התקרבו התוקפים עד לחפיר; החפרים ירדו אל תוך החפיר, ובזמן קצר ערערו את יסודות החומה הקדמית. לאחר התמוטטות החומה הקדמית המשיכו החפרים את עבודתם בנקודה הסמוכה לשער הפרחים, ממנה פרצו הצלבנים לעיר בשנת 1099. כתוצאה מהכרייה התמוטט הצלב שסימן את מקום הפריצה; נפילתו הפיחה רוח רעה בקרב מגיני העיר עד כדי כך שבליאן דה איבלין לא הצליח למצוא אנשים שהסכימו לעמוד על החומות אף תמורת שכר. פרשים צלבניים עוד ניסו לצאת אל מחוץ לחומות דרך שער האריות, שנקרא בפי הצלבנים שער יהושפט, אך אף על פי שהתקפתם גרמה לאבדות מוסלמיות ניכרות היא לא הצליחה להפחית את לחצי המאמץ המוסלמי לערעור יסודות החומה.
על פי ההיסטוריון ארנול, צלאח א-דין ריכז להתקפה על החומה הצפונית 10,000 קשתים המתוארים כחמושים היטב "מכף רגל ועד ראש" שהמטירו חיצים על החומות ללא הפסקה כל זמן הקרבות; כוח עתודה של 10,000 פרשים חמושים בכידונים ובקשתות חנה בכוננות בין שער שכם לשער האריות, במטרה להדוף ניסיונות התקפיים של חיל המצב. גדודים נוספים הוצבו בסמוך למכונות המצור.
משא ומתן.
על פי דרישת הפטריארך הלטיני היראקליוס, וככל הנראה בלחץ האוכלוסייה האזרחית (שרוחה נפלה בלחץ הקרבות) ובהתייעצות עם מפקד העיר בליאן מאיבלין, הוחלט להיכנס למשא ומתן על תנאי הכניעה עם צלאח א-דין. הנוצרים ערכו מספר פגישות עם צלאח א-דין, שהביע אי נכונות להציע תנאי כניעה ורק חזר על הצהרתו כי בדעתו לכבוש את העיר בכוח החרב ולהרוג בתושביה - כפי שעלה בגורל תושבי ירושלים המוסלמיים לאחר המצור הצלבני.
במקביל קירב צלאח א-דין את מכונות המצור אל החומות והגביר את עוצמת ההרעשה שהחלה למוטט את מגדלי החומה - וכפי שמתאר אל קאדי אל פאדיל,
במפגש הבא בין בליאן דה איבלין לסולטאן הטיל הצלבני את כל הקלפים על השולחן ואיים על צלאח א-דין ב"נשק יום הדין" שלו: הוא הודיע כי אם לא יוכלו הנוצרים לקבל תנאי כניעה נוחים שיאפשרו את יציאתם מהעיר תמורת כופר, הם יפנו את זעמם אל השבויים המוסלמיים הנמצאים בעיר ולאחר מכן יפגעו באתרים הקדושים לאסלאם - הר הבית ובו כיפת הסלע ומסגד אל אקצא. איום זה, בשילוב הלחץ מצד מפקדי הגדודים האיסלאמיים שהאפשרות לסיום מהיר של הלחימה הביאה אותם לנכונות לוויתורים, פעל את פעולתו על הסולטאן שנעתר לדרישה והציע בסופו של דבר תנאי כניעה לתושבי העיר.
בחוזה הכניעה סוכמו התנאים הבאים: העיר תיכנע לצלאח א-דין ותושביה יהיו שבויי מלחמה. תמורת תשלום שייקבע מראש יפדו שבויי המלחמה את עצמם, במחיר 10 ביזנטים לגבר, 5 ביזנטים לאישה ו-2 ביזנטים לילד (ביזנט היה המטבע הסחיר הנוצרי בממלכת ירושלים הצלבנית).
כניעת העיר.
ביום 2 באוקטובר נמסרו מפתחות העיר ירושלים לידי צלאח א-דין, והחלה יציאת הנוצרים הלטיניים מירושלים כאשר הם נספרים בעת צאתם משער יפו. עשירי העיר הצליחו לפדות את עצמם, אך העניים והפליטים שהגיעו אל העיר בחוסר כל לאחר שכבר ברחו מבתיהם לא היו מסוגלים לשלם את דמי הכופר. חלק הארי של הכספים הוצא מהעיר על ידי הפטריארך הלטיני, שלא מצא לנכון להקדיש את אוצרות הכנסייה לפדיון שבויים ובמקום זאת העביר אותם בלוויית פרשי המוסלמים לצור. חלק מעניי העיר שלא נמצא להם גואל מצאו מושיע בדמותו של צלאח א-דין, ששיחרר אלפים מהם ללא תמורה. בין המשוחררים ללא דמי פדיון הייתה המלכה סיבילה, אשתו של מלך ירושלים השבוי, שהורשתה לבקרו במקום מאסרו בשכם. 7,000 מעניי העיר נפדו באופן אישי על ידי מפקד העיר באליאן מאיבלין, שבשונה מעשירים אחרים בעיר, העביר חלק ניכר מהונו האישי לצלאח א-דין על מנת להבטיח את חירותם, ובתמורה זה אפשר להם לעזוב את העיר. על פי מקורות נוצריים, מפקדי הצבא המוסלמי צברו עושר רב מפליטים אומללים אלו על ידי כך ששחררו אותם מעבדות בתמורה לסכומי כסף נמוכים מאלו שסוכם עליהם - אותם שלשלו לכיסם.
כ-15,000 נוצרים חסרי כל שנותרו בעיר לאחר 40 ימי פינוי העיר יצאו מירושלים בשיירות שבויים לכיוון ערים מוסלמיות כגון דמשק וקהיר, שם בילו את שארית חייהם בעבדות.
הנוצרים המקומיים, השייכים לכנסיות המזרחיות, נשארו בעיר כבני חסות תמורת תשלום מס גולגולת (ערבית: ג'יזיה, جزْية) על דמי פדיון השבויים, ובתמורה קיבלו רשות לחיות בעיר. עימאד א-דין מספר כי
הנוצרים שהצליחו לחלץ את עצמם מירושלים יצאו את ארץ ישראל דרך הנמלים שבשליטת המצרים, כמו אשקלון ואפילו אלכסנדריה, שם הועלו על אוניות של הקומונות האיטלקיות בדרכם לאירופה. פליטים אחרים הגיעו דרך היבשה לערי החוף שנותרו בשליטת הצלבנים - צור, טריפולי (לבנון), אנטיוכיה, וחלקם הגיעו עד לנסיכות העצמאית של ארמניה. חלקם הגיעו למחוז חפצם חסרי כל, לאחר שנשדדו על ידי צלבנים אחרים כמו ריימונד, רוזן טריפולי.
המוסלמים בירושלים.
המוסלמים בראשות צלאח א-דין החלו בהפיכת ירושלים לעיר מוסלמית על ידי מחיקת עברה הצלבני. צלבים שהיו מוצבים על מבנים הוסרו, מסגד אל-אקצא חזר להיות מסגד לאחר ששימש כמשכן למסדר הטמפלרים, כיפת הסלע חזרה להיות מבנה מוסלמי, ציורי קיר על מוסדות נוצריים כוסו וטוהרו לאחר שהוצאו מהם הפסלים. מינבר צלאח א-דין, שהותקן במסגד בחלב, הועבר למסגד אל-אקצא, שם נשא הקאדי של דמשק את דרשת יום השישי ה-9 באוקטובר. עימאד א-דין כתב ממקום שבתו בדמשק מאות מכתבים לכל הערים בעולם האיסלאמי כדי לספר על רגע הניצחון.
כנסיית סנטה אנה הפכה למדרסה (בית ספר מוסלמי), כפי שמתואר בכתובת מעל למשקוף הכניסה:
בזכות הפיכתה של הכנסייה למדרסה בסמיכות לכיבושה של העיר על ידי צלאח אל דין המבנה נשמר היטב והוא מהווה את אחת הדוגמאות היפות ביותר לארכיטקטורה צלבנית בירושלים.
הקהילה היהודית.
כיבוש ירושלים בידי הצלבנים בשנת 1099 הביא סוף אלים וחורבן על קהילה יהודית פורחת ומשגשגת שאף לחמה על הגנת העיר שכם אחד עם תושביה המוסלמים של ירושלים. מאז הייתה העיר אסורה להתיישבות יהודים. עם כיבוש ירושלים על ידי האיובים השתנה המצב החוקי והחלה תקופת סובלנות כלפי היהודים, שאפיינה את השליטים המוסלמיים של המאה ה-12. בחיבורו המפורסם של יהודה אלחריזי, "תחכמוני", מתואר מפגש שנערך בשנת 1216 של הכותב עם יהודי תושב ירושלים, המספר על תולדות הקהילה היהודית בירושלים שלאחר המצור האיובי:
בניתוח קטע היסטורי זה מציין פרופסור יהושע פראוור כי אין כל אישור היסטורי לצו מאת הסולטאן צלאח א-דין בנוגע ליהודים בירושלים, ומצביע על העובדה כי התאריך המצוין בפסקה מתייחס לשנה העברית שבין 14 בספטמבר 1189 ו-3 בספטמבר 1190; לפי מסקנתו, כיוון שעצם כיבוש העיר על ידי האיובים ביטל את כל הצווים והגזירות הצלבניים, ממילא יכלו שוב היהודים לדור בעיר גם ללא היתר מפורש מהשליטים החדשים.