Οι σταυροφόροι άρχισαν να φεύγουν από την Κωνσταντινούπολη στα τέλη Απριλίου 1097. Ο Godfrey of Bouillon ήταν ο πρώτος που έφτασε στη Νίκαια, με τον Bohemond of Taranto, τον ανιψιό του Bohemond, Tancred, τον Raymond IV της Τουλούζης και τον Robert II της Φλάνδρας να τον ακολουθούσαν, μαζί με τον Peter the Ερημίτης και μερικοί από τους επιζώντες της Λαϊκής Σταυροφορίας, και μια μικρή
βυζαντινή δύναμη υπό τον Μανουήλ Μπουτουμίτη.Έφτασαν στις 6 Μαΐου, με μεγάλη έλλειψη τροφής, αλλά ο Bohemond κανόνισε να φέρουν τρόφιμα από ξηρά και από θάλασσα.Πολιορκούσαν την πόλη ξεκινώντας στις 14 Μαΐου, αναθέτοντας τις δυνάμεις τους σε διαφορετικά τμήματα των τειχών, το οποίο ήταν καλά προστατευμένο με 200 πύργους.Ο Bohemond στρατοπέδευσε στη βόρεια πλευρά της πόλης, ο Godfrey στη νότια και ο Raymond και ο Adhemar του Le Puy στην ανατολική πύλη.Στις 16 Μαΐου οι Τούρκοι υπερασπιστές ξεσπάθωσαν για να επιτεθούν στους σταυροφόρους, αλλά οι
Τούρκοι ηττήθηκαν σε μια αψιμαχία με την απώλεια 200 ανδρών.Οι Τούρκοι έστειλαν μηνύματα στον Κιλίτζ Αρσλάν παρακαλώντας τον να επιστρέψει και όταν κατάλαβε τη δύναμη των σταυροφόρων γύρισε γρήγορα πίσω.Μια ομάδα προέλασης ηττήθηκε από τα στρατεύματα υπό τον Raymond και τον Robert II της Φλάνδρας στις 20 Μαΐου, και στις 21 Μαΐου ο σταυροφορικός στρατός νίκησε το Kilij σε μια σκληρή μάχη που κράτησε πολύ μέχρι τη νύχτα.Οι απώλειες ήταν βαριές και από τις δύο πλευρές, αλλά στο τέλος ο σουλτάνος υποχώρησε παρά τις παρακλήσεις των Τούρκων της Νίκαιας.Οι υπόλοιποι σταυροφόροι έφτασαν όλο το υπόλοιπο Μάιο, με τον Robert Curthose και τον Stephen of Blois να φθάνουν στις αρχές Ιουνίου.Εν τω μεταξύ, ο Raymond και ο Adhemar κατασκεύασαν μια μεγάλη πολιορκητική μηχανή, η οποία τυλίχτηκε στον Πύργο Γονατά για να εμπλέξει τους υπερασπιστές στους τοίχους ενώ οι ανθρακωρύχοι εξόρυξαν τον πύργο από κάτω.Ο πύργος υπέστη ζημιές αλλά δεν σημειώθηκε περαιτέρω πρόοδος.Ο Βυζαντινός αυτοκράτορας Αλέξιος Α' επέλεξε να μην συνοδεύσει τους σταυροφόρους, αλλά βγήκε πίσω από αυτούς και στρατοπέδευσε στο κοντινό Πελέκανο.Από εκεί, έστειλε βάρκες, που κύλησαν πάνω από τη στεριά, για να βοηθήσουν τους σταυροφόρους να αποκλείσουν τη λίμνη Ασκάνιο, που μέχρι αυτό το σημείο χρησιμοποιούνταν από τους Τούρκους για να τροφοδοτήσουν τη Νίκαια.Τα σκάφη έφτασαν στις 17 Ιουνίου, υπό τη διοίκηση του Manuel Boutoumites.Στάλθηκε και ο στρατηγός Τατίκιος με 2.000 πεζούς.Ο Αλέξιος είχε δώσει εντολή στους Βουτουμίτες να διαπραγματευτούν κρυφά την παράδοση της πόλης χωρίς να το γνωρίζουν οι σταυροφόροι.Ο Τατίκιος έλαβε εντολή να ενωθεί με τους σταυροφόρους και να κάνει μια άμεση επίθεση στα τείχη, ενώ οι Βουτουμίτες προσποιούνταν ότι έκαναν το ίδιο για να φαίνεται ότι οι Βυζαντινοί είχαν καταλάβει την πόλη σε μάχη.Αυτό έγινε και στις 19 Ιουνίου οι Τούρκοι παραδόθηκαν στους Βουτουμίτες.Όταν οι σταυροφόροι ανακάλυψαν τι είχε κάνει ο Αλέξιος, ήταν πολύ θυμωμένοι, καθώς ήλπιζαν να λεηλατήσουν την πόλη για χρήματα και προμήθειες.Οι Βουτουμίτες, ωστόσο, ονομάστηκαν δούκας της Νίκαιας και απαγόρευσαν στους σταυροφόρους να εισέρχονται σε ομάδες μεγαλύτερες από 10 άνδρες κάθε φορά.Βουτουμίτες έδιωξαν και τους Τούρκους στρατηγούς, τους οποίους θεωρούσε το ίδιο αναξιόπιστους.Η οικογένεια του Kilij Arslan πήγε στην Κωνσταντινούπολη και τελικά αφέθηκε ελεύθερη χωρίς λύτρα.Ο Αλέξιος έδωσε στους σταυροφόρους χρήματα, άλογα και άλλα δώρα, αλλά οι σταυροφόροι δεν ήταν ευχαριστημένοι με αυτό, πιστεύοντας ότι θα μπορούσαν να είχαν ακόμη περισσότερα αν είχαν καταλάβει οι ίδιοι τη Νίκαια.Οι Βουτουμίτες δεν θα τους επέτρεπαν να φύγουν μέχρι να ορκιστούν όλοι υποτελείς στον Αλέξιο, αν δεν το είχαν κάνει ακόμη στην Κωνσταντινούπολη.Όπως είχε κάνει στην Κωνσταντινούπολη, ο Tancred στην αρχή αρνήθηκε, αλλά τελικά ενέδωσε.Οι σταυροφόροι έφυγαν από τη Νίκαια στις 26 Ιουνίου σε δύο σώματα: Bohemond, Tancred, Robert II της Φλάνδρας και Tatikios στην εμπροσθοφυλακή, και Godfrey, Baldwin της Boulogne, Stephen και Hugh of Vermandois στο πίσω μέρος.Ο Τατίκιος έλαβε εντολή να εξασφαλίσει την επιστροφή των πόλεων που είχαν καταληφθεί στην αυτοκρατορία.Η διάθεσή τους ήταν στα ύψη και ο Στέφανος έγραψε στη σύζυγό του Αδέλα ότι περίμεναν να είναι στην Ιερουσαλήμ σε πέντε εβδομάδες.