Главные армии Первого крестового похода начали собираться на побережье Малой Азии в феврале 1097 года, и в течение следующих месяцев их количество постепенно увеличилось до 75 тысяч, в том числе 7500 тяжеловооружённых конных рыцарей и 35 тысяч легковооружённой пехоты. Время их прибытия к воротам мусульманского мира оказалось весьма благоприятным. Несколькими месяцами ранее Кылыч-Арслан с относительной лёгкостью разгромил Народный крестовый поход. Думая, что вторая волна франков также представляет собой небольшую угрозу, он отправился для урегулирования территориальных споров на восток. Эта грубая ошибка позволила христианам весной беспрепятственно переправиться через Босфор и создать на другом берегу плацдарм.
Первая мусульманская мишень латинян была определена союзом с греками, а главной целью Алексея была Никея — город, расположенный на небольшом расстоянии от побережья Босфора. Его Кылыч-Арслан объявил своей столицей. Турецкий оплот в западной части Малой Азии угрожал безопасности Константинополя, но все попытки императора завоевать его были отбиты. Теперь Алексей решил применить против Никеи своё новое оружие — варваров франков. Они прибыли к Никее 6 мая и обнаружили неприступную крепость. Один свидетель-латинянин утверждал, что
На первом этапе осады христиане подошли очень близко к поражению. Осознав, что над его столицей нависла реальная угроза, Кылыч-Арслан в конце весны вернулся из Малой Азии. 16 мая он попытался организовать внезапную атаку на стоящие перед Никеей армии с крутых, поросших лесом холмов к югу от города. К счастью для франков, турецкий шпион, схваченный в их лагере, под угрозой пыток и смерти выдал планы сельджуков. И когда началась атака мусульман, латиняне оказались к ней готовы и, поскольку их численность была больше, довольно скоро заставили Кылыч-Арслана отступить. Он спасся, большая часть его армии тоже осталась невредимой, но военному престижу и боевому духу гарнизона Никеи был нанесён тяжёлый урон. Желая произвести ещё больший моральный эффект, крестоносцы обезглавили сотни турецких трупов и выставили головы на пиках перед городом, а некоторые даже перебросили через стены, чтобы усугубить панику. Такого рода варварская психологическая война была обычной в процессе средневековых осад, и определённо была изобретена не христианами. В последующие недели никейские турки всеми силами старались отомстить. Крюками на верёвках они затаскивали на стены трупы франков, оставшиеся после боёв, и оставляли висеть там для устрашения христиан[33].
Отбив атаку Кылыч-Арслана, крестоносцы применили комбинированную осадную стратегию, используя одновременно два стиля осадной войны. С одной стороны, они установили прочную блокаду городских стен на суше с севера, востока и юга, надеясь отрезать Никею от внешнего мира, постепенно изматывая гарнизон физической и психологической изоляцией. Однако у франков не было средств, чтобы прервать линии связи по воде через озеро, поэтому они одновременно штурмовали город. Первые попытки использования штурмовых лестниц были неудачными, и они сосредоточили усилия на проломе стен. Крестоносцы построили несколько камнемётных машин — баллист, но они имели ограниченные возможности и не могли метать камни достаточных размеров, чтобы нанести хотя бы какой-нибудь ущерб. Вместо этого латиняне вели обстрел лёгкими камнями, чтобы держать защитников Никеи в напряжении, и в то же время вели вручную подкопы под городские стены.