Commence alors le grand siège de Constantinople de 717-718, qui dure près d'un an, mais qui tourne rapidement à l'épreuve pour les assaillants : l'hiver 717-718 est terrible, la neige recouvre tout pendant plus de trois mois, les assiégeants, harcelés sur leurs arrières par les Bulgares et les troupes légères byzantines, sont incapables de s'approvisionner, doivent manger leurs chevaux et leurs chameaux, et meurent de froid en grand nombre. Au printemps 718, le calife envoie deux nouvelles flottes (totalisant ) depuis l'Égypte et l'Afrique, et des troupes fraîches à travers l'Asie mineure. Mais les équipages des flottes égyptienne et africaine, majoritairement chrétiens, rallient dès leur arrivée le camp byzantin. peut faire attaquer les navires musulmans dans la mer de Marmara. En Sicile, le stratège Sergios, croyant la capitale perdue, fait proclamer empereur, sous le nom de , un aristocrate nommé Basile, fils de Grégoire Onomagoulos. peut toutefois envoyer en Sicile une petite expédition, sous le commandement de son « "chartoularios" » (secrétaire) Paul, promu patrice, à qui les troupes locales livrent rapidement l'usurpateur tandis que Sergios se réfugie chez les Lombards. Il semble que ce soit pendant ces événements que l'Empire byzantin perd définitivement la Sardaigne, conquise par les musulmans d'Afrique.