Dans le même temps, les Arabes ont aussi divisé leur armée en deux. Le calife envoie son général, Afchin, s'enfoncer dans les Arméniaques. Théophile décide de se porter à sa rencontre mais il est sévèrement battu lors de la bataille d'Anzen. Un temps séparé du gros de son armée, l'empereur n'échappe que de peu à la capture ou à la mort mais parvient à s'enfuir. Cette défaite est un tournant, d'autant qu'une rumeur circule à propos de la mort possible de Théophile. Celui-ci est contraint de battre en retraite, d'abandonner la cité d'Ancyre à son sort et de rentrer à Constantinople. Mais le pire intervient quelques jours plus tard, quand le calife arrive sous les murs d'Amorium. Une ambassade est bien envoyée par Théophile, sans succès et le siège se met en place. Les Arabes finissent par repérer le secteur le plus fragile des murailles byzantines et le prennent d'assaut plusieurs jours durant. En dépit d'une résistance acharnée, les assiégés finissent par ployer et les forces califales parviennent à pénétrer dans la cité. La population est soit massacrée, soit réduite en esclavage et la ville complètement rasée. En dépit du succès, Al-Mu'tasim doit se replier, sans chercher de gains territoriaux particuliers car un de ses neveux a profité de son absence pour se révolter. La retraite est compliquée et les Arabes subissent des pertes sans être en mesure de vaincre les forces byzantines toujours présentes dans la région d'Amorium ou en Cappadoce. Théophile tente, tant bien que mal, d'obtenir la paix par l'envoi de lettres. Il espère aussi faire libérer les captifs byzantins, parmi lesquels des personnages d'importance mais sans résultats.