All'arrivo dei crociati, la città fu messa sotto un lungo assedio. Appena Arslan ne venne a conoscenza fece immediato ritorno nella sua città attaccando gli assedianti il 16 maggio. Egli si ritrovò inaspettatamente impegnato in una grande battaglia che causò ingenti perdite in entrambe le parti. L'assedio comunque proseguì nonostante ci si trovasse in punto di stallo. La situazione si sbloccò quando l'imperatore bizantino Alessio I, accampatosi nei pressi del villaggio di Pelecanum sul lago Ascanio, riuscì ad organizzare un blocco del lago servendosi di imbarcazioni che vi aveva fatto trasportate via terra. Il blocco servì a tagliare le vie di approvvigionamento agli assediati e fu un fattore decisivo per la resa della città, che fu negoziata segretamente tra i turchi e i generali bizantini all'insaputa dell'esercito crociato. Fu così che tra il 18 e il 19 giugno Nicea capitolò di fronte all'esercito bizantino.