Arslan stormet tilbake til Nikea da han hørte om beleiringen og angrep korsfarerarméen den 23. mai, men ble drevet tilbake i et slag med store tap på begge sider. Han så at han ikke kunne redde byen og rådet garnisonen til å overgi seg dersom byen ble umulig å holde. Alexios fryktet at korsfarerne skulle plyndre Nikea og ødelegge velstanden der. Han aksepterte i hemmelighet byens overgivelse. Korsfarerne våknet morgenen 19. juni 1097 og oppdaget bysantinske bannere på bymurene. Korsfarerne fikk forbud mot å plyndre byen, og fikk heller ikke gå inn i den med unntak av små eskorterte grupper. Dette førte til ytterligere spenning mellom bysantinerne og korsfarerne. Korsfarerne begynte nå på sin reise til Jerusalem. Stefan av Blois skrev hjem til sin kone Adela der han fortalte at han trodde det ville ta fem uker. I stedet skulle reisen ta to år.