Ristiretkeläiset alkoivat lähteä Konstantinopolista huhtikuun lopussa 1097. Godfrey of Bouillon saapui ensimmäisenä Nikeaan, ja häntä seurasivat Taranton Bohemond, Bohemondin veljenpoika Tancred, Toulousen Raymond IV ja Flanderilainen Robert II sekä Pietari Erakko ja jotkut kansan ristiretken eloonjääneistä sekä pieni
bysanttilainen joukko Manuel Boutoumitesin johdolla.He saapuivat 6. toukokuuta, ja heillä oli kova ruokapula, mutta Bohemond järjesti ruoan tuomisen maa- ja meriteitse.He piirittivät kaupungin 14. toukokuuta alkaen ja osoittivat joukkonsa muurien eri osiin, joka oli hyvin suojattu 200 tornilla.Bohemond leiriytyi kaupungin pohjoispuolelle, Godfrey etelään ja Raymond ja Adhemar Le Puysta itäportille.16. toukokuuta turkkilaiset puolustajat hyökkäsivät ristiretkeläisten kimppuun, mutta
turkkilaiset voittivat yhteenotossa 200 miehen menetyksellä.Turkkilaiset lähettivät Kilij Arslanille viestejä rukoillen häntä palaamaan, ja kun hän tajusi ristiretkeläisten voiman, hän kääntyi nopeasti takaisin.Flanderin Raymond ja Robert II:n johtamat joukot voittivat etujoukon 20. toukokuuta, ja 21. toukokuuta ristiretkeläisarmeija voitti Kilijin pitkässä yöhön kestäneessä taistelussa.Tappiot olivat raskaita molemmin puolin, mutta lopulta sulttaani vetäytyi Nikean turkkilaisten vetoomuksista huolimatta.Loput ristiretkeläisistä saapuivat koko lopputoukokuun ajan, ja Robert Curthose ja Stephen of Blois saapuivat kesäkuun alussa.Sillä välin Raymond ja Adhemar rakensivat suuren piirityskoneen, joka rullattiin ylös Gonatas-tornille saadakseen seinillä olevat puolustajat kiinni, kun taas kaivosmiehet louhisivat tornia alhaalta.Torni vaurioitui, mutta mitään edistystä ei tapahtunut.Bysantin keisari Aleksios I päätti olla lähtemättä ristiretkeläisten mukana, vaan marssi heidän taakseen ja teki leirinsä läheiseen Pelecanumiin.Sieltä hän lähetti veneitä, kierrettyinä maan yli, auttamaan ristiretkeläisiä saartamaan Ascanius-järven, jota turkkilaiset olivat tähän asti käyttäneet Nikean ravinnoksi.Veneet saapuivat 17. kesäkuuta Manuel Boutoumitesin komennossa.Myös kenraali Tatikios lähetettiin 2 000 jalkasotilaan kanssa.Alexios oli käskenyt boutoumilaisia neuvottelemaan salaa kaupungin luovuttamisesta ristiretkeläisten tietämättä.Tatikios sai käskyn liittyä ristiretkeläisiin ja hyökätä suoraan muureille, kun taas boutoumilaiset teeskentelivät tekevänsä samoin, jotta näyttäisi siltä, että bysanttilaiset olisivat valloittaneet kaupungin taistelussa.Näin tehtiin, ja 19. kesäkuuta turkkilaiset antautuivat Boutoumiteille.Kun ristiretkeläiset saivat selville, mitä Alexios oli tehnyt, he olivat melko vihaisia, koska he olivat toivoneet voivansa ryöstää kaupungin saadakseen rahaa ja tarvikkeita.Boutoumites kuitenkin nimettiin Nikean duxiksi ja kielsi ristiretkeläisiä tulemasta ryhmiin, jotka olivat suurempia kuin 10 miestä kerrallaan.Boutoumites karkotti myös turkkilaiset kenraalit, joita hän piti yhtä epäluotettavina.Kilij Arslanin perhe meni Konstantinopoliin ja vapautettiin lopulta ilman lunnaita.Alexios antoi ristiretkeläisille rahaa, hevosia ja muita lahjoja, mutta ristiretkeläiset eivät olleet tyytyväisiä tähän, koska he uskoivat, että he olisivat saaneet vielä enemmän, jos he olisivat valloittaneet Nikean itse.Boutoumitit eivät antaneet heidän lähteä ennen kuin he olivat kaikki vannoneet vasallivalan Aleksiokselle, elleivät he olleet vielä tehneet niin Konstantinopolissa.Kuten Konstantinopolissa, Tancred aluksi kieltäytyi, mutta lopulta antoi periksi.Ristiretkeläiset lähtivät Nikeasta 26. kesäkuuta kahdessa joukossa: Bohemond, Tancred, Flanderin Robert II ja Tatikios etujoukossa ja Godfrey, Baldwin Boulognen, Stephen ja Hugh Vermandois'sta takana.Tatikios sai ohjeet varmistaa vangittujen kaupunkien palauttaminen valtakuntaan.Heidän mielialansa oli korkea, ja Stephen kirjoitti vaimolleen Adelalle, että he odottivat olevansa Jerusalemissa viiden viikon kuluttua.