Tentera salib mula meninggalkan Constantinople pada penghujung April 1097. Godfrey dari Bouillon adalah orang pertama yang tiba di Nicaea, dengan Bohemond dari Taranto, anak saudara Bohemond Tancred, Raymond IV dari Toulouse, dan Robert II dari Flanders mengikutinya, bersama Peter the Hermit dan beberapa orang yang terselamat dalam Perang Salib Rakyat, dan pasukan
Byzantine kecil di bawah Manuel Boutoumites.Mereka tiba pada 6 Mei, kekurangan makanan, tetapi Bohemond mengatur supaya makanan dibawa melalui darat dan laut.Mereka mengepung bandar itu bermula pada 14 Mei, menugaskan pasukan mereka ke bahagian dinding yang berbeza, yang dipertahankan dengan baik dengan 200 menara.Bohemond berkhemah di sebelah utara bandar, Godfrey di selatan, dan Raymond dan Adhemar dari Le Puy di pintu timur.Pada 16 Mei, pasukan pertahanan Turki bersiap sedia untuk menyerang tentera salib, tetapi
orang Turki telah dikalahkan dalam pertempuran dengan kehilangan 200 orang.Orang-orang Turki menghantar mesej kepada Kilij Arslan memohon dia untuk kembali, dan apabila dia menyedari kekuatan tentera salib dia cepat-cepat berpatah balik.Pasukan pendahuluan telah dikalahkan oleh tentera di bawah Raymond dan Robert II dari Flanders pada 20 Mei, dan pada 21 Mei tentera salib mengalahkan Kilij dalam pertempuran sengit yang berlangsung lama hingga ke malam.Kerugian amat berat di kedua-dua belah pihak, tetapi akhirnya sultan berundur walaupun dirayu oleh orang Turki Nicaean.Selebihnya tentera salib tiba sepanjang bulan Mei, dengan Robert Curthose dan Stephen dari Blois tiba pada awal bulan Jun.Sementara itu, Raymond dan Adhemar membina enjin pengepungan yang besar, yang digulung ke Menara Gonatas untuk melibatkan pertahanan di dinding sementara pelombong melombong menara dari bawah.Menara itu rosak tetapi tiada kemajuan lanjut dibuat.Maharaja Byzantine Alexios I memilih untuk tidak mengiringi tentera salib, tetapi berarak di belakang mereka dan membuat perkhemahannya di Pelecanum berdekatan.Dari sana, dia menghantar bot, berguling di atas tanah, untuk membantu tentera salib menyekat Tasik Ascanius, yang sehingga ke tahap ini digunakan oleh orang Turki untuk membekalkan makanan kepada Nicea.Bot-bot itu tiba pada 17 Jun, di bawah arahan Manuel Boutoumites.Jeneral Tatikios juga dihantar, dengan 2,000 askar berjalan kaki.Alexios telah mengarahkan Boutoumites untuk berunding secara rahsia penyerahan kota tanpa pengetahuan tentera salib.Tatikios telah diarahkan untuk bergabung dengan tentera salib dan membuat serangan terus ke atas tembok, manakala Boutoumites akan berpura-pura melakukan perkara yang sama untuk menjadikan ia kelihatan seolah-olah Byzantine telah menawan bandar dalam pertempuran.Ini telah dilakukan, dan pada 19 Jun orang Turki menyerah kepada Boutoumites.Apabila tentera salib mendapati apa yang Alexios telah lakukan, mereka agak marah, kerana mereka berharap untuk merompak bandar untuk wang dan bekalan.Boutoumites, bagaimanapun, dinamakan dux of Nicaea dan melarang tentera salib daripada masuk dalam kumpulan yang lebih besar daripada 10 orang pada satu masa.Boutoumites juga mengusir jeneral Turki, yang dianggapnya tidak boleh dipercayai.Keluarga Kilij Arslan pergi ke Constantinople dan akhirnya dibebaskan tanpa wang tebusan.Alexios memberi tentera salib wang, kuda, dan hadiah lain, tetapi tentera salib tidak berpuas hati dengan ini, percaya mereka boleh mendapat lebih banyak lagi jika mereka telah menawan Nicaea sendiri.Boutoumites tidak akan membenarkan mereka pergi sehingga mereka semua bersumpah sebagai pengikut kepada Alexios, jika mereka belum melakukannya di Constantinople.Seperti yang dia lakukan di Constantinople, Tancred pada mulanya menolak, tetapi dia akhirnya mengalah.Tentera salib meninggalkan Nicaea pada 26 Jun dalam dua kontinjen: Bohemond, Tancred, Robert II dari Flanders, dan Tatikios di barisan hadapan, dan Godfrey, Baldwin dari Boulogne, Stephen, dan Hugh dari Vermandois di belakang.Tatikios telah diarahkan untuk memastikan bandar yang ditawan kembali ke empayar.Semangat mereka sangat tinggi, dan Stephen menulis kepada isterinya Adela bahawa mereka menjangka akan berada di Jerusalem dalam masa lima minggu.