I crociati iniziarono a lasciare Costantinopoli alla fine di aprile del 1097. Goffredo di Buglione fu il primo ad arrivare a Nicea, seguito da Boemondo di Taranto, Tancredi nipote di Boemondo, Raimondo IV di Tolosa e Roberto II di Fiandra, insieme a Pietro il Eremita e alcuni dei sopravvissuti alla Crociata popolare e una piccola forza bizantina sotto Manuel Boutoumites. Arrivarono il 6 maggio, gravemente a corto di cibo, ma Boemondo fece in modo che il cibo fosse portato via terra e via mare. A partire dal 14 maggio misero sotto assedio la città, distribuendo le loro forze in diversi tratti delle mura, che erano ben difese da 200 torri. Boemondo si accampò sul lato nord della città, Goffredo a sud e Raimondo e Ademaro di Le Puy sulla porta orientale.
Il 16 maggio i difensori turchi uscirono per attaccare i crociati, ma iturchi furono sconfitti in una scaramuccia con la perdita di 200 uomini. I turchi inviarono messaggi a Kilij Arslan implorandolo di tornare, e quando si rese conto della forza dei crociati tornò rapidamente indietro. Un gruppo d'avanguardia fu sconfitto dalle truppe guidate da Raimondo e Roberto II di Fiandra il 20 maggio, e il 21 maggio l'esercito crociato sconfisse Kilij in una battaglia campale che durò fino a tarda notte. Le perdite furono pesanti da entrambe le parti, ma alla fine il sultano si ritirò nonostante le suppliche dei turchi di Nicea. Il resto dei crociati arrivò per tutto il resto di maggio, con Robert Curthose e Stephen di Blois che arrivarono all'inizio di giugno. Nel frattempo, Raymond e Adhemar costruirono una grande macchina d'assedio, che fu arrotolata sulla Torre Gonatas per ingaggiare i difensori sulle mura mentre i minatori minavano la torre dal basso. La torre fu danneggiata ma non furono compiuti ulteriori progressi.
L'imperatore bizantino Alessio I scelse di non accompagnare i crociati, ma marciò dietro di loro e stabilì il suo accampamento nella vicina Pelekanon. Da lì inviò delle barche, che rotolavano sulla terra, per aiutare i crociati a bloccare il lago Ascanio, che fino a quel momento era stato utilizzato dai turchi per rifornire di cibo Nicea. Le barche arrivarono il 17 giugno, al comando di Manuel Boutoumites. Fu inviato anche il generale Tatikios, con 2.000 fanti. Alessio aveva incaricato i Boutoumiti di negoziare segretamente la resa della città all'insaputa dei crociati. A Tatikios fu ordinato di unirsi ai crociati e sferrare un assalto diretto alle mura, mentre i Boutoumiti avrebbero fatto finta di fare lo stesso per far sembrare che i bizantini avessero catturato la città in battaglia. Ciò fu fatto e il 19 giugno i turchi si arresero ai Boutoumiti.
Assedio di Nicea 1097. © HistoryMaps
Quando i crociati scoprirono ciò che aveva fatto Alessio, erano piuttosto arrabbiati, poiché speravano di saccheggiare la città per denaro e rifornimenti. Boutoumites, tuttavia, fu nominato dux di Nicea e proibì ai crociati di entrare in gruppi più grandi di 10 uomini alla volta. I Boutoumiti espulsero anche i generali turchi, che considerava altrettanto inaffidabili. La famiglia di Kilij Arslan andò a Costantinopoli e alla fine fu rilasciata senza riscatto. Alessio diede ai crociati denaro, cavalli e altri doni, ma i crociati non ne furono contenti, credendo che avrebbero potuto avere ancora di più se avessero catturato loro stessi Nicea. I Boutoumiti non avrebbero permesso loro di partire finché non avessero prestato giuramento di vassallaggio ad Alessio, se non lo avessero ancora fatto a Costantinopoli. Come aveva fatto a Costantinopoli, Tancredi inizialmente rifiutò, ma alla fine cedette.
I crociati lasciarono Nicea il 26 giugno in due contingenti: Boemondo, Tancredi, Roberto II di Fiandra e Tatikios in avanguardia, e Goffredo, Baldovino di Boulogne, Stefano e Ugo di Vermandois nelle retrovie. Tatikios fu incaricato di garantire il ritorno delle città catturate all'impero. Il loro umore era alto e Stephen scrisse a sua moglie Adela che si aspettavano di essere a Gerusalemme entro cinque settimane.