Афинянам и без того угрожала большая опасность, так как спартанцы, по совету Алкивиада, заняли и укрепили город Декелею, находившийся всего в трех милях от Афин. Близость этого укрепления содействовала побегу от афинских господ целыми толпами рабов; их бежало около 20.000. Был также затруднен подвоз многих необходимых предметов потребления из Эвбеи через Ороп. Несмотря на это, афинский народ решил продолжать войну против Сиракуз и послать в Сицилию значительное подкрепление под начальством двух испытанных уже полководцев — Демосфена и Эвримедонта. Они еще до наступления зимы поспешно отправились в поход с десятью триремами, но, прежде чем Демосфен прибыл к Сиракузам, положение находившихся там афинян значительно ухудшилось. Гилипп произвел неожиданное нападение на Племмирий и овладел этим укреплением и всеми находившимися в нем богатыми запасами.
Вызванная этим успехом радость сиракузян была несколько омрачена, когда Демосфен прибыл со своим внушительным флотом из 73 кораблей и с подкреплением из восьми тысяч человек. Демосфен сознавал, что быстрое и искусное нападение должно решить все; в противном случае следовало оставить все предприятие. Поэтому он решил в первую же лунную ночь попробовать вновь овладеть Племмирием. Однако и эта попытка не удалась вследствие быстроты, с какою подоспел Гилипп. В этой ночной битве афиняне потеряли до двух тысяч человек. Тогда Демосфен потребовал прекратить войну против Сиракуз и вернуться домой, если же на это нельзя решиться без согласия Афин, то покинуть гавань и расположиться у Тапса и Катаны. Но Никий отверг первое предложение из боязни гнева афинского народа и согласился занять позицию у Тапса и Катаны, но с тем, чтобы это было исполнено до получения сиракузянами подкреплений из Пелопоннеса. Но отплытию Никия помешал сверхъестественный страх: случилось лунное затмение. По совету гадателей, Никий настоял на том, чтобы подождать, пока пройдут трижды девять дней для того, чтобы выждать более благоприятного предзнаменования. Между тем положение афинян с каждым днем ухудшалось. Сиракузяне видели отчаянное положение афинян, и решили тотчас приложить все усилия, чтобы истребить их. Уже на третий день они напали на афинян на море и на суше. В морском сражении сиракузяне победили и захватили 18 кораблей; в числе убитых был и Эвримедонт. Чтобы отрезать афинянам отступление, сиракузяне загородили вход в гавань плотно связанными между собою триремами и транспортными судами.
Никий, сознавая, что дело идет о жизни и смерти, решил дать морское сражение. Возведенные против города укрепления были очищены. Вблизи гавани был занят только один пункт для перенесения в него больных и тяжестей. Гоплиты, пращники и стрелки были размещены на палубах кораблей.
Приготовившись таким образом, Никий произвел нападение. С обеих сторон сражались с величайшим одушевлением и храбростью. Однако победа склонилась на сторону сиракузян, и афиняне после отчаянного сопротивления были вынуждены искать спасения на берегу. Их мужество настолько ослабело, что предложение Демосфена пробиться на следующее утро с 70 кораблями, которые еще оставались у них и давали им перевес над сиракузянами, было отвергнуто. Не доверяя больше непостоянной стихии, афиняне решили отступить внутрь острова к дружественным им сикулам. Но Гилипп и сиракузский полководец Гермократ постарались отрезать им этот путь спасения. Боясь, чтобы афиняне не ушли в ту же ночь, Гермократ подослал к ним людей, которые под видом дружбы посоветовали Никию не уходить, так как, по их уверению, все дороги были заняты сиракузянами.