Korsfarerne begynte å forlate Konstantinopel i slutten av april 1097. Godfrey av Bouillon var den første som ankom Nicaea, med Bohemond av Taranto, Bohemonds nevø Tancred, Raymond IV av Toulouse og Robert II av Flandern etter ham, sammen med Peter den Eremitt og noen av de overlevende fra People's Crusade, og en liten
bysantinsk styrke under Manuel Boutoumites.De ankom 6. mai, sterkt mangel på mat, men Bohemond sørget for at maten ble brakt til lands og til sjøs.De satte byen til beleiring fra 14. mai, og tildelte styrkene sine til forskjellige deler av murene, som var godt forsvart med 200 tårn.Bohemond slo leir på nordsiden av byen, Godfrey i sør, og Raymond og Adhemar fra Le Puy på den østlige porten.Den 16. mai slo de tyrkiske forsvarerne ut for å angripe korsfarerne, men
tyrkerne ble beseiret i en trefning med tap av 200 mann.Tyrkerne sendte meldinger til Kilij Arslan og ba ham komme tilbake, og da han innså styrken til korsfarerne, snudde han raskt tilbake.Et fremstøtsparti ble beseiret av tropper under Raymond og Robert II av Flandern 20. mai, og 21. mai beseiret korsfarerhæren Kilij i et slag som varte langt utover natten.Tapene var store på begge sider, men til slutt trakk sultanen seg tilbake til tross for bønnene fra nikæiske tyrkere.Resten av korsfarerne ankom resten av mai, med Robert Curthose og Stephen av Blois som ankom i begynnelsen av juni.I mellomtiden bygde Raymond og Adhemar en stor beleiringsmotor, som ble rullet opp til Gonatas-tårnet for å engasjere forsvarerne på veggene mens gruvearbeidere gruvede tårnet nedenfra.Tårnet ble skadet, men ingen videre fremgang ble gjort.Den bysantinske keiseren Alexios I valgte å ikke følge korsfarerne, men marsjerte ut bak dem og slo leir ved nærliggende Pelecanum.Derfra sendte han båter, rullet over landet, for å hjelpe korsfarerne med å blokkere Ascaniussjøen, som til dette tidspunkt hadde blitt brukt av tyrkerne til å forsyne Nikea med mat.Båtene ankom 17. juni, under kommando av Manuel Boutoumites.Generalen Tatikios ble også sendt, med 2000 fotsoldater.Alexios hadde instruert Boutoumites til i hemmelighet å forhandle om overgivelsen av byen uten korsfarernes viten.Tatikios ble instruert om å slutte seg til korsfarerne og gjøre et direkte angrep på veggene, mens Boutoumites ville late som om de gjorde det samme for å få det til å se ut som om bysantinene hadde erobret byen i kamp.Dette ble gjort, og 19. juni overga tyrkerne seg til Boutoumites.Da korsfarerne oppdaget hva Alexios hadde gjort, ble de ganske sinte, da de hadde håpet å plyndre byen for penger og forsyninger.Boutoumites ble imidlertid kalt dux of Nicaea og forbød korsfarerne å gå inn i grupper større enn 10 mann om gangen.Boutoumites utviste også de tyrkiske generalene, som han anså som like upålitelige.Kilij Arslans familie dro til Konstantinopel og ble til slutt løslatt uten løsepenger.Alexios ga korsfarerne penger, hester og andre gaver, men korsfarerne var ikke fornøyd med dette, og trodde de kunne ha fått enda mer hvis de hadde tatt Nikea selv.Boutoumitter ville ikke tillate dem å dra før de alle hadde sverget en vasalageed til Alexios, hvis de ennå ikke hadde gjort det i Konstantinopel.Som han hadde gjort i Konstantinopel, nektet Tancred først, men han ga etter hvert.Korsfarerne forlot Nicaea 26. juni i to kontingenter: Bohemond, Tancred, Robert II av Flandern og Tatikios i fortroppen, og Godfrey, Baldwin av Boulogne, Stephen og Hugh av Vermandois bak.Tatikios ble instruert om å sikre tilbakeføring av erobrede byer til imperiet.Humøret deres var høyt, og Stephen skrev til sin kone Adela at de forventet å være i Jerusalem om fem uker.