Quân thập tự chinh bắt đầu rời Constantinople vào cuối tháng 4 năm 1097. Godfrey của Bouillon là người đầu tiên đến Nicaea, cùng với Bohemond của Taranto, cháu trai của Bohemond là Tancred, Raymond IV của Toulouse và Robert II của Flanders theo sau ông, cùng với Peter the Hermit và một số người sống sót sau cuộc Thập tự chinh của Nhân dân, và một lực lượng
Byzantine nhỏ dưới sự chỉ huy của Manuel Boutoumites.Họ đến vào ngày 6 tháng 5, trong tình trạng thiếu lương thực nghiêm trọng, nhưng Bohemond đã sắp xếp để vận chuyển lương thực bằng đường bộ và đường biển.Họ đưa thành phố vào vòng vây bắt đầu từ ngày 14 tháng 5, phân bổ lực lượng của họ cho các phần khác nhau của bức tường, nơi được bảo vệ vững chắc với 200 tòa tháp.Bohemond cắm trại ở phía bắc của thành phố, Godfrey ở phía nam, và Raymond và Adhemar của Le Puy ở cổng phía đông.Vào ngày 16 tháng 5, quân phòng thủ Thổ Nhĩ Kỳ xông ra tấn công quân thập tự chinh, nhưng
quân Thổ Nhĩ Kỳ đã bị đánh bại trong một cuộc giao tranh với tổn thất 200 người.Người Thổ Nhĩ Kỳ đã gửi tin nhắn tới Kilij Arslan cầu xin anh ta quay trở lại, và khi nhận ra sức mạnh của quân thập tự chinh, anh ta đã nhanh chóng quay lại.Một nhóm tiên phong đã bị đánh bại bởi quân đội dưới quyền của Raymond và Robert II của Flanders vào ngày 20 tháng 5, và vào ngày 21 tháng 5, quân thập tự chinh đã đánh bại Kilij trong một trận chiến kéo dài suốt đêm.Tổn thất nặng nề cho cả hai bên, nhưng cuối cùng quốc vương đã rút lui bất chấp lời cầu xin của Nicaean Turks.Phần còn lại của quân thập tự chinh đã đến trong suốt phần còn lại của tháng 5, với Robert Curthose và Stephen of Blois đến vào đầu tháng 6.Trong khi đó, Raymond và Adhemar đã chế tạo một động cơ bao vây lớn, được cuộn lên Tháp Gonatas để giao chiến với quân phòng thủ trên tường trong khi những người thợ mỏ khai thác tháp từ bên dưới.Tòa tháp bị hư hại nhưng không có tiến triển gì thêm.Hoàng đế Byzantine Alexios I đã chọn không đi cùng quân thập tự chinh mà hành quân ra phía sau họ và đóng trại tại Pelecanum gần đó.Từ đó, ông gửi những chiếc thuyền lăn bánh trên đất liền để giúp quân thập tự chinh phong tỏa Hồ Ascanius, nơi cho đến thời điểm này được người Thổ Nhĩ Kỳ sử dụng để cung cấp lương thực cho Nicaea.Những chiếc thuyền đến vào ngày 17 tháng 6, dưới sự chỉ huy của Manuel Boutoumites.Tướng quân Tatikios cũng được cử đi cùng 2.000 bộ binh.Alexios đã chỉ thị cho Boutoumites bí mật đàm phán về việc đầu hàng thành phố mà quân thập tự chinh không hề hay biết.Tatikios được hướng dẫn tham gia với quân thập tự chinh và tấn công trực tiếp vào các bức tường, trong khi Boutoumites sẽ giả vờ làm điều tương tự để có vẻ như quân Byzantine đã chiếm được thành phố trong trận chiến.Điều này đã được thực hiện và vào ngày 19 tháng 6, quân Thổ Nhĩ Kỳ đầu hàng Boutoumites.Khi quân thập tự chinh phát hiện ra những gì Alexios đã làm, họ vô cùng tức giận vì họ đã hy vọng cướp bóc thành phố để lấy tiền và vật tư.Tuy nhiên, Boutoumites được đặt tên là dux của Nicaea và cấm quân thập tự chinh tiến vào các nhóm lớn hơn 10 người cùng một lúc.Boutoumites cũng trục xuất các tướng Thổ Nhĩ Kỳ, những người mà ông coi là không đáng tin cậy.Gia đình của Kilij Arslan đã đến Constantinople và cuối cùng được trả tự do mà không cần tiền chuộc.Alexios đã tặng tiền, ngựa và những món quà khác cho quân thập tự chinh, nhưng quân thập tự chinh không hài lòng với điều này, tin rằng họ có thể nhận được nhiều hơn thế nếu chính họ chiếm được Nicaea.Boutoumites sẽ không cho phép họ rời đi cho đến khi tất cả họ đã tuyên thệ làm chư hầu cho Alexios, nếu họ chưa làm như vậy ở Constantinople.Như đã từng ở Constantinople, Tancred lúc đầu từ chối, nhưng cuối cùng ông đã nhượng bộ.Quân thập tự chinh rời Nicaea vào ngày 26 tháng 6 với hai đội quân dự phòng: Bohemond, Tancred, Robert II của Flanders, và Tatikios ở đội tiên phong, và Godfrey, Baldwin của Boulogne, Stephen và Hugh của Vermandois ở phía sau.Tatikios được hướng dẫn đảm bảo trả lại các thành phố đã chiếm được cho đế chế.Tinh thần của họ rất phấn chấn, và Stephen đã viết thư cho vợ mình là Adela rằng họ dự kiến sẽ đến Jerusalem sau năm tuần nữa.