Mit dem Kriegseintritt der protestantischen Schweden unter Gustav II. Adolf und ihrem Sieg bei Breitenfeld 1631 änderte sich die Kriegslage. Schwedische Truppen unter Befehl von Georg von Braunschweig-Lüneburg besetzten 1633 kurzzeitig das Stift Osnabrück, was die nun offiziell katholische Stadt und ihre Besatzer in den Alarmzustand versetzte. Nach der Schlacht bei Hessisch Oldendorf zog die geschlagene kaiserliche Armee von Graf von Bronckhorst-Gronsfeld nach Osnabrück und verlangte um Einlass, um sich neu gruppieren zu können, der ihr durch den Bischof auch gewährt wurde. Wenig später kam erneut die Schwedische Armee unter Dodo von Knyphausen und begann den Angriff auf die Stadt. Nach rund zweiwöchiger Belagerung, der die Stadtmauern standhielten, stimmten die zahlenmäßig unterlegenen Besatzer Verhandlungen zu. Am 12. September verließ die Führungsriege die Stadt, Teile der Besatzungstruppen zogen sich auf die Petersburg zurück und die Stadt wurde durch die Schweden eingenommen. Die kaiserlichen Soldaten auf der Petersburg wurden noch einige Wochen belagert und beschossen und kapitulierten schließlich, da sie keine Hilfe von außerhalb erhielten. Die Schweden zogen ab, nachdem die Stadt ihre finanziellen Forderungen erbrachte, ließen aber auch eine Besatzung zurück.