В сражении погибло несколько тысяч турок, потери понесли также и крестоносцы, был убит крупный вассал графа Фландрского граф Бодуэн Гентский. Здесь впервые в открытом сражении закованные в броню рыцари столкнулись с легкой турецкой конницей, и стало ясно, что последняя не может выдержать их могучего удара. Стремясь максимально использовать победу, граф Раймунд начал штурм города. Ко времени начала штурма рухнула одна из больших угловых башен, подкопанная тулузскими минерами. Однако турки отбили штурм. Последними 3 июня прибыли Этьен де Блуа и Робер Нормандский, и наконец у Никеи собралась вся крестоносная армия.
Озеро давало возможность осажденным получать продовольствие и небольшие подкрепления и даже высылать отряды для уничтожения фуражиров и паломников-одиночек. Крестоносцы обратились за помощью к императору. Упряжки быков протащили легкие греческие суда от Мраморного моря до Асканийского озера, перед Никеей появилась греческая флотилия, и кольцо блокады города сомкнулось. «В день, когда суда были доставлены, их не стали сразу же спускать на воду; а когда настала ночь, на борт взошли хорошо вооруженные туркополы [императорские вспомогательные войска из турок, возможно, печенеги]. На рассвете флотилия в боевом порядке вышла на середину озера и направилась к городу. Увидев ее, турки пребывали в недоумении, не понимая, чьи это были войска — турецкие или императорские. Когда они поняли, что это были императорские войска, то, охваченные ужасом, они принялись плакать и стенать, тогда как франки ликовали и славили Бога». Жестокий штурм и падение города стали неотвратимы. Этого боялись турки и не хотел император: латинцы, позабыв про договор, разграбили бы город до основания. В результате турки быстро пришли к соглашению с Вутумитом. Турки обещали впустить в город только императорские войска, а тот — с ведома императора — выдвинул самые легкие условия сдачи.
На 19 июня был назначен общий штурм города. Однако на рассвете того же дня византийские отряды вошли в раскрытые городские ворота, которые закрылись за ними. На башнях Никеи были подняты императорские флаги. Турецкой знати было разрешено выкупиться из плена, а султанша, дочь Чаки, и члены султанской семьи позже без выкупа были отпущены к Кылыч Арслану.
Крестоносцы были обмануты в своих ожиданиях. Император объяснил паломникам, что, согласно их присяге, город должен перейти к императору и поэтому не мог быть разграблен, и на время погасил их возмущение богатыми дарами из султанской казны. Крестоносцам даже запретили входить в занятый город. Алексей потребовал, чтобы Танкред ему присягнул. Уступая просьбам Боэмунда и других вождей, Танкред принес хитрую присягу: «Я буду верен императору, пока он будет верен делу крестоносцев». Многие из раненых крестоносцев остались на службе императора, поступив под команду Вутумита, оставленного комендантом Никеи. Крестоносцы были полны радостной уверенности. «Через пять недель мы будем в Иерусалиме, — докладывал граф де Блуа своей супруге, — если только не задержимся перед Антиохией». Он еще не знал, насколько правильной будет вторая часть его предположения.
Император пообещал немного позднее примкнуть к крестоносцам, а пока отправил вместе с ними небольшой отряд под командой крещеного турка Татикия, «человека с золотым носом» (по утверждению Гибера из Ножана, вместо отрубленного у него был нос, выкованный из золота). Татикий должен был показывать крестоносцам удобные дороги, оказывать помощь в снабжении их продовольствием, но фактически его главная задача заключалась в том, чтобы забирать под власть императора занятые ими города. Император так и не присоединился к паломникам: он должен был освобождать от турок западную часть Анатолии и Средиземноморское побережье. Крестоносцы никогда не простили ему того, что он не принял участие в походе, и говорили, что император предал «армию Христа».
27 июня 1097 г. крестоносцы от Никеи двинулись на юго-восток, вначале все вместе, а затем, через два дня, разбившись на две колонны: таким образом легче было добывать воду и продовольствие, к тому же ускорилось передвижение. Путь крестоносцев лежал к Дорилее (Эскишехир). Там дорога разветвлялась, одна вела через центральную Анатолию мимо Анкиры (Анкара) и затем либо далее на восток, к Большой Армении, либо на юго-восток, в Сирию. Другая дорога от Дорилеи вела на юго-восток, также в Сирию через Иконий (Конья).
