Carcassonne var godt befestet, men sårbar og overbefolket av flyktninger. Korsfarerne, ledet av Simon de Montfort, ankom utsiden av bymurene 1. august 1209. Som vasall av Peter II av Aragon, hadde Trencavel håpet på beskyttelse, men Peter var ikke villig til å gå i opposisjon mot pave Innocens IIIs hær, han ville kun være mellommann i konflikten. Beleiringen varte ikke lenge, 7. august hadde korsfarerne avskåret byens tilgang til vann. Trencavel aksepterte en våpenhvile med avtale om å forhandle om overgivelse i korsfarerleiren. Men ved avslutningen av forhandlingene, ble han tatt til fange og fengslet i sitt eget fangehull. Der døde han den 10. november 1209 i en alder av 24 år, sannsynligvis av dysenteri.