Замысел Митридата заключался в том, чтобы, пользуясь численным перевесом, окружить родосские корабли. «Одни их [понтийцев] корабли шли лобовой атакой, другие заходили с флангов. Царь Митридат, плывя сам на пентере, велел своим, вытянувшись в открытое море, зайти во фланг, и, так как они были более быстроходны, он приказал окружить неприятельские суда». Увидев огромный флот, родосцы поняли свою ошибку и, «испугавшись, что будут окружены, стали понемногу отступать, а затем, и совсем повернув в тыл, бежали в свою гавань». Гавань была закрыта заградительными цепями, царь приказал поставить лагерь рядом с городом и пытался ворваться в гавань, но безуспешно. Митридат ждал транспортные суда, которые должны были привести десантный корпус, и в это время происходили стычки в море и на суше. Аппиан сообщает о стихийно вспыхнувшем бое, который произошел из-за попытки родосцев захватить царское транспортное судно. Обе стороны посылали подкрепления, известно о захвате понтийцами родосской пентеры и о захвате родосцами одной царской триеры. Мемнон даже утверждает, что был момент, когда «в морском сражении Митридат сам едва не оказался взятым в плен» (Memn. XXXI. 3).
В целом возникает впечатление, что на этом этапе у Митридата преобладали более мелкие и легкие суда: «Митридат теснил их своей стремительностью и многочисленностью судов, родосцы же с большим искусством окружали его мелкие суда и пробивали их». Следует учитывать, что в этот период развитие военно-морского дела приводило к дальнейшей дифференциации боевых судов. В V–IV вв. до н. э. основным типом боевого корабля была триера. Для нее характерно удачное сочетание скорости и маневренности в морских сражениях периода таранного боя. В III в. до н. э. таранный бой начинает дополняться абордажным боем и обстрелом с помощью метательных орудий, что лишало триеры преимущества, и они постепенно уступают место либо более тяжелым пентерам, на палубе которых можно разместить больше метальных орудий, либо более мелким и маневренным биремам и либурнам. Если учесть это, то станет понятно, что многочисленные царские корабли были, скорее всего, биремы, но историки ничего не сообщают о метательных орудиях, которые на них могли быть установлены.
Бой закончился тем, что наварх родосского флота Дамагор на шести судах отправился на поиски пропавшей пентеры и, столкнувшись с двадцатью пятью кораблями Митридата, стал отступать. С наступлением темноты понтийцы повернули назад, и тогда Дамагор внезапно атаковал и потопил два отставших царских корабля.
Вскоре после этого столкновения подошли понтийские грузовые суда с десантом в сопровождении триер. Около острова их рассеял сильный северный ветер, и, пользуясь этим, родосцы смогли нанести войсками Митридата заметный ущерб. Затем понтийцы стали готовиться ко второй морской битве и одновременно к штурму. Однако историки не сообщают ни о том, ни о другом событии. Морская битва просто не произошла – очевидно, что родосцы не чувствовали себя уверенными, после того как к царю подошли триеры. Штурм же готовился, но не состоялся. Митридат планировал атаку с моря и с суши одновременно. Понтийская пехота должна была атаковать Родос в том месте, где стены города были невысокими, – около храма Зевса. Предполагалось, что в этот же момент с моря к городу подойдет огромная осадная башня (самбука). Она была установлена на двух кораблях и снабжена большим количеством метательных орудий. Однако внезапного ночного штурма не получилось, так как осажденные заметили приближение понтийцев и подняли тревогу. «Самбука, подведенная к стене….от тяжести… свалилась» (Арр. Mithr. 27).
После этого Митридат снял осаду с Родоса. Откровенно говоря, причины этого решения не совсем ясны. Что собственно произошло, почему царь отказался от борьбы за остров, было ли это ошибкой? На первый взгляд, понятно, что он рассчитывал на быстрый триумф, как всюду в Азии, рассчитывал на политическую победу. Однако Родос сохранил верность Риму, а времени и ресурсов для продолжения осады у Митридата не было: флот и армия были нужны в Греции. Аппиан говорит об этом очень туманно: «Пелопиду он поручил войну с ликийцами, Архелая же послал в Элладу, поручив ему любыми средствами или добиться дружественных отношений с ней, или принудить ее к этому силой. Сам же он с этого времени, поручив большую часть походов своим военачальникам, занимался набором войск, их вооружением» (Арр. Mithr. 27). Плутарх еще сообщает о движении во Фракию и Македонию корпуса Ариарата (Plut. Sulla, 11). Получается, что, после того как Митридат отправил десант с Архелаем в Грецию, Пелопида в Ликию и Ариарата в Македонию, он исчерпал все резервы? Может быть, и так, хотя это лишний раз доказывает, что римские авторы преувеличивают численность и понтийской армии, и понтийского флота. Тогда становится понятно, почему царь отказал италикам в быстрой помощи: у него просто не было сил для этой экспедиции. Наконец, могло сыграть роль то, что приближалась зима и осада теряет смысл.