Les contingents des croisés convergent vers Nicée, dont ils effectuent le blocus terrestre. Ils sont approvisionnés en vivres et en machines de guerre par les Byzantins. Une force turque de déblocus est battue par le comte de Toulouse, qui fait catapulter les têtes des vaincus dans la ville. Une tour est détruite par la sape mais les assiégés colmatent aussitôt la brèche. En fait, la ville, appuyée au lac d'Iznik, continue à recevoir du ravitaillement par bateaux. Les croisés appellent les Byzantins, qui font traîner une flotille de barques par des bœufs à travers la bande de terre qui sépare le lac du golfe de Nicomédie. L'apparition de ces embarcations décide les assiégés à se rendre au basileus, frustrant les croisés d'un assaut final.
· - Karbouka, atabeg (gouverneur) de Mossoul, qui a végété durant trois semaines devant Edesse, tenue par le frère de Godefroid de Bouillon, arrive à Antioche avec une armée turco-arabe. Les croisés sont donc pris au piège dans la ville. La famine et le découragement les gagnent. Le 14 juin, Pierre Barthélemy, un pèlerin provençal, indique l'endroit où se trouverait enterrée la lance qui perça le flanc du Christ sur la Croix. Cette découverte exerce un puissant effet moral. Karbouka, approché par les Francs, refuse de négocier mais l'unanimité ne règne pas dans son camp et certains émirs désirent quitter la coalition qu'il dirige. Les croisés, décidés à le combattre, sortent de la ville par petits groupes, le 28 juin, et se rangent en "bataille" à l'ouest des murailles, au delà de l'Oronte
Leur dispositif compte six formations :
Malade, le comte de Toulouse restait dans la ville, afin de contenir la garnison de la citadelle. Contre l'avis de son entourage, l'atabeg n'attaque pas l'ennemi durant son déploiement mais il envoie un détachement afin de le contourner par son aile gauche. Bohémond prélève des hommes sur le 2e et le 3e corps pour former un 7e groupe chargé, avec succès, de bloquer la manoeuvre. Les six autres groupes progressent vers les musulmans, provoquent leur fuite et s'emparent d'un immense butin dans leur camp. La garnison de la citadelle obtient la vie sauve et sort de la place, mais une bonne partie se fait tuer par les paysans arméniens de la région.
L'investissement se fait progressivement : au nord,Robert de Normandie puis le comte de Flandre, à l'ouest, Godefroid de Bouillon et Tancrède, enfin le comte de Toulouse au sud. L'est de la ville n'est pas attaqué, en raison de l'obstacle constitué par le torrent de Cédron. Un premier assaut échoue, le 13 juin. La chaleur est torride. On manque d'eau et de pain et aussi de machines de guerre. Une colonne franque se rend à Jaffa pour chercher du bois de construction et des ouvriers spécialisés, amenés par une petite escadre chrétienne. A l'aide de ces ressources nouvelles, d'arbres fraîchement abattus et du bois abandonné sur place par les Fatimides lors de leur siège victorieux au cours de l'été précédent, on construit trois tours roulantes et des mangonneaux. Les travaux d'approche débutent dans la nuit du 9 au 10 juillet : au nord, les deux Robert, de Flandre et de Normandie, au nord-est, Godefroid et Tancrède, au sud, au pied du mont Sion, le comte de Toulouse. L'attaque générale fait rage, avec échange de boulets de pierre et de projectiles incendiaires, à partir du soir du 13 juillet. Le 15 vers midi, Godefroid de Bouillon applique sa tour contre sa muraille et y prend pied avec son frère Eustache de Boulogne. Bientôt tout le nord de la ville est envahi. Le comte de Toulouse, qui a dû faire combler le fossé sud pour aborder le rempart, n'y pénètre que durant l'après-midi. Il libère contre rançon la garnison de la citadelle (tour de David ). Partagée en zones d'influence, Jérusalem est livrée pendant deux jours au pillage et au meurtre. La population musulmane et juive est massacrée dans un effroyable bain de sang. Le 22 juillet, Godefroid de Bouillon est élu avoué du Saint-Sépulcre.
Le vizir d'Egypte, Al-Afdal, arrive trop tard pour faire lever le siège de Jérusalem et campe dans la plaine d'Ascalon, tout en négociant avec les Francs leur retraite de la Ville Sainte. L'armée chrétienne, forte de 1.200 cavaliers et de quelques 9.000 piétons, se porte aussitôt à sa rencontre. Elle se range en trois "batailles" : la droite, appuyée à la mer, sous le comte de Toulouse, le centre avec les comtes de Normandie et de Flandre, ainsi que Tancrède, la gauche sousGodefroid de Bouillon, vers la ville d' Ascalon. Alertés pourtant, la veille, par une razzia de croisés sur leurs troupeaux, les Egyptiens se laissent surprendre dans leur camp, à l'aube du 12 août. Leur défaite est rapide et totale.