נוסעי הצלב החלו לעזוב את קונסטנטינופול בסוף אפריל 1097. גודפרי מבולון היה הראשון שהגיע לניקאה, כשבוהמונד מטארנטו, אחיינו של בוהמונד טנקרד, ריימונד הרביעי מטולוז ורוברט השני מפלנדריה בעקבותיו, יחד עם פיטר ה. נזיר וחלק מניצולי מסע הצלב העממי, וכוח
ביזנטי קטן בפיקודו של מנואל בוטומיטס.הם הגיעו ב-6 במאי, מחסור מאוד במזון, אבל בוהמונד דאג להביא מזון ביבשה ובים.הם הכניסו את העיר למצור החל ב-14 במאי, והקצו את כוחותיהם לחלקים שונים של החומות, שהייתה מוגנת היטב עם 200 מגדלים.בוהמונד חנו בצד הצפוני של העיר, גודפרי בדרום, וריימונד ואדהמר מלה פוי בשער המזרחי.ב-16 במאי, המגנים הטורקים הסתערו כדי לתקוף את הצלבנים, אך
הטורקים הובסו בהתכתשות עם אובדן של 200 איש.הטורקים שלחו הודעות לקילי' ארסלאן שהתחננו לו לחזור, וכשהבין את כוחם של נוסעי הצלב הוא חזר במהירות.מפלגה מקדימה הובסה על ידי חיילים בפיקודו של ריימונד ורוברט השני מפלנדריה ב-20 במאי, וב-21 במאי הביס הצבא הצלבני את קיליג' בקרב נמרץ שנמשך עד הלילה.ההפסדים היו כבדים משני הצדדים, אך בסופו של דבר הסולטאן נסוג למרות הפצרותיהם של הטורקים הניקאים.שאר נוסעי הצלב הגיעו במהלך שאר חודש מאי, כאשר רוברט קורתוז וסטיבן מבלואי הגיעו בתחילת יוני.בינתיים, ריימונד ואדהמר בנו מנוע מצור גדול, שהיה מגולגל עד למגדל גונטאס על מנת להעסיק את המגינים על הקירות בזמן שכורים כורים את המגדל מלמטה.המגדל ניזוק אך לא נרשמה התקדמות נוספת.הקיסר הביזנטי אלכסיוס הראשון בחר שלא ללוות את הצלבנים, אלא יצא מאחוריהם ועשה את מחנהו בפלקאנום הסמוכה.משם הוא שלח סירות, שהתגלגלו על פני האדמה, כדי לעזור לצלבנים לחסום את אגם אסקניוס, שעד לנקודה זו שימש את הטורקים כדי לספק מזון לניקאה.הסירות הגיעו ב-17 ביוני, בפיקודו של מנואל בוטומיטס.גם הגנרל טטיקיוס נשלח, עם 2,000 חיילים רגלים.אלקסיוס הורה לבוטומיטים לנהל משא ומתן בחשאי על כניעת העיר ללא ידיעת הצלבנים.טטיקיוס קיבל הוראה להצטרף לצלבנים ולבצע הסתערות ישירה על החומות, בעוד שבוטומיטים היו מתיימרים לעשות את אותו הדבר כדי שזה ייראה כאילו הביזנטים כבשו את העיר בקרב.זה נעשה, וב-19 ביוני נכנעו הטורקים לבוטומיטים.כשהצלבנים גילו מה עשה אלקסיוס, הם כעסו למדי, מכיוון שקיוו לשדוד את העיר תמורת כסף ואספקה.בוטומיטס, לעומת זאת, כונה דוקס של ניקאה ואסר על נוסעי הצלב להיכנס בקבוצות גדולות מ-10 גברים בכל פעם.בוטומיטס גם גירש את הגנרלים הטורקים, שאותם הוא ראה לא אמין באותה מידה.משפחתו של קיליג' ארסלן נסעה לקונסטנטינופול ובסופו של דבר שוחררה ללא כופר.אלקסיוס נתן לצלבנים כסף, סוסים ומתנות אחרות, אך הצלבנים לא היו מרוצים מכך, והאמינו שיכלו לקבל אפילו יותר אילו היו לכבוש את ניקאה בעצמם.בוטומיים לא ירשו להם לעזוב עד שכולם נשבעו שבועת הווסאל לאלקסיוס, אם עדיין לא עשו זאת בקונסטנטינופול.כפי שעשה בקונסטנטינופול, טנקרד סירב תחילה, אך לבסוף הוא נכנע.הצלבנים עזבו את ניקאה ב-26 ביוני בשני קבוצות: בוהמונד, טנקרד, רוברט השני מפלנדריה וטטיקיוס בחיל החלוץ, וגודפרי, בולדווין מבולון, סטיבן ויו מוורמנדואה מאחור.טטיקיוס קיבל הוראה להבטיח את החזרת הערים שנכבשו לאימפריה.רוחם הייתה מרוממת, וסטיבן כתב לאשתו אדלה שהם מצפים להיות בירושלים בעוד חמישה שבועות.