Однако Рига подвергалась артиллерийскому обстрелу всю зиму. Крепость сильно отстреливалась. Так, с 14 ноября 1709 года по 17 марта следующего года русская артиллерия сделала 2543 выстрела (1125 из мортир и 1418 из пушек), а шведская – 2113 выстрелов, выпустив 1187 бомб и 926 ядер. Артиллерийские дуэли замолкали порой только с наступлением ночи. Больших повреждений крепостная ограда города не получила, но многие здания в нем оказались разрушенными. Осажденные по ночам с упорством заделывали полученные повреждения ограды.
В декабре от удачного попадания мортирной бомбы на воздух взлетела башня рижской цитадели, в которой хранилась немалая часть порохового запаса гарнизона. В башне находилась еще и лаборатория для снаряжения бомб. Сильный взрыв произвел гнетущее впечатление на шведов и горожан: погибло более тысячи человек.
События под Ригой и сведения, полученные от перебежчиков и пленных, говорили о том, что крепостной город падет сам, не требуя яростного обстрела. Надо было только терпеливо ждать. Поэтому Петр I не стал ужесточать осаду, приказав «апрошами к крепости не приближаться» и главное – беречь людей: солдат был дорог.
Осажденный гарнизон держался бодро, получая подкрепления и припасы из Динамюнде, куда те доставлялись морем. Чтобы прервать эту коммуникацию шведов, Петр I послал под Ригу энергичного А.Д. Меншикова с указом для Шереметева: «…От прихода неприятельских кораблей к Риге большую обсервацию иметь, и что принадлежит к пресечению неприятельской коммуникации устроить». Царь требовал: «…для принятия с моря неприятельских судов» перегородить Западную Двину «бревнами с цепьми и сделать несколько прамов и на них поставить пушки».
Осаждавшие споро построили мост на сваях через реку севернее города. Под мостом были протянуты бревна, связанные цепями и канатами. На обоих берегах у моста встали батареи из 32 тяжелых орудий. Для их защиты с суши выделили отряд из 700 гренадер и солдат, а также 300 донских казаков, снабженных лодками.
Зимой в верховьях Западной Двины у города Торопца корабельные мастера построили два прама и пять других судов. После ледохода их отправили под стены Риги.
Чтобы «крепчайшее блокировать» Ригу, у урочища Гофемберг в двух километрах ниже крепости построили еще одно укрепление. Оно было названо Александршанц в честь генерал-фельдмаршала князя А.Д. Меншикова, которого царь прислал под Ригу на помощь командующему армией.
Когда во второй половине апреля, 28-го числа, 1710 года девять небольших шведских судов (каперов) попытались пройти от Динамюнде к Риге, то они попали под сильный интенсивный огонь русских береговых батарей. Шведы форсировать устроенное заграждение не могли, и потому им пришлось повернуть назад. Больше помощи осажденный рижский гарнизон с Балтики не получал.
В последних числах апреля под Ригу с зимних квартир подошли осадные войска генерал-фельдмаршала Б.П. Шереметева. В начале мая генерал-поручик Я.В. Брюс доставил по реке несколько десятков осадных пушек и мортир, которые благополучно выгрузили на берег. Боеприпасов имелось вполне достаточно.
Начало серьезной бомбардировки Рижской крепости отложили из-за того, что 14 мая в осадном лагере началась эпидемия «моровой язвы», то есть чумы. Она пришла сюда, вероятно, через Курляндию из Пруссии. В результате русский осадный корпус с мая по декабрь 1710 года потерял 9800 человек. Чума проникла и за стены Риги, что вызвало большую смертность в городе: по некоторым данным, в городе от голода и эпидемии погибло до 60 тысяч человек, но эта цифра считается сильно завышенной.
Ригу генеральным штурмом не брали, ведя атаку на город по этапам. 31 мая русский отряд в 2400 человек захватил передовые рижские укрепления. В них установили три батареи из 14 крупнокалиберных мортир, и 14 июня открыли огонь по городу. Одновременно велись инженерные осадные работы. За первые пять дней бомбардировки на крепость было брошено 1723 бомбы, а всего до 26 июня было сделано 3257 выстрелов из мортир.
Когда началась навигация, к устью Западной Двины, к Динамюнде подошел королевский флот из 24 вымпелов с десантом на борту. Его появление вызвало у осажденных рижан «необычную радость». Но береговые батареи русских не позволили шведам ни высадить десант, ни прорваться по реке к Риге. В конце концов вражеская эскадра ушла от Динамюнде и более не появлялась у устья Западной Двины.
Интенсивный артиллерийский обстрел, блокадные невзгоды и эпидемия чумы заставили коменданта Штремберга и рижский гарнизон капитулировать. Этого требовало немецкое население города. Переговоры о сдаче Риги продолжались более недели. Шведы получали право свободного выхода из Риги. Колонна из 5132 солдат и офицеров во главе с графом Штрембергом под музыку вышли из крепости. Среди остатков королевского гарнизона 2905 человек были больны.
Но не все капитулировавшие были отправлены в Швецию. Лифляндцы из взятых русскими городов, служившие в рижском гарнизоне, в числе 351 человека во главе с генерал-майором Альфенделем были объявлены военнопленными. Когда князь А.И. Репнин с шестью пехотными полками (Ингерманландским, Астраханским, Бутырским, Киевским, Сибирским и Казанским) через Песочные ворота вступил в город, там были арестованы на время 22 члена магистрата и 610 горожан из числа королевских ополченцев. Рижский комендант граф Штремберг был доставлен к Петру I и позднее обменен на русского генерала А.А. Вейде.
Рига открыла свои крепостные ворота перед русскими войсками в день 12 июля 1710 года. Граждане города у Карлусовых ворот торжественно преподнесли полководцу Б.П. Шереметеву два больших золотых ключа весом в три фунта, подобных ключам от городских ворот. Этим даром рижане признавали власть царя Петра I над городом. В главной городской кирхе Шереметев принял присягу царю Петру I от курляндского дворянства и духовенства и подтвердил от государя «всея России» все духовные и гражданские права рижан.
Лифляндские бароны немецкого происхождения спешили принести русскому царю присягу на верность, семействами съезжаясь в Ригу. Они много бедствовали от того, что в 1688 году шведский король Карл ХI издал указ о редукции (конфискации) земель дворянства Лифляндии в пользу казны. Теперь же бароны получали свои поместья назад.
Генерал-фельдмаршал Б.П. Шереметев, сообщая в Москву о взятии Риги, писал: «С божьей милостью мне удалось с главным лифляндским городом Ригой, который до сего времени никогда и никакими средствами не был взят и во всей Европе неприступной девственницей считался, обручиться и привести его, как невесту, к честному соглашению».
8 июля капитулировала шведская крепость Динамюнде, находившаяся в семи километрах от стен Старой Риги на острове. Она закрывала устье Западной Двины, являясь как бы передовым укреплением Риги на морском берегу. Гарнизон (комендант К.А. Штакельберг) крепости составлял 1200 человек, еще 700 человек позже было доставлено морем. Большая часть их погибла во время эпидемии чумы. Динамюнде осаждал отряд генерал-майора Бука, имевший всего 5 орудий. Бомбардировка крепости была недолгой. Трофеями русских стали 198 пушек (большей частью устаревших), 14 мортир и 13 гаубиц.
После взятия Динамюнде русские войска подступили к шведской крепости Пернов на восточном берегу Рижского залива в устье реки
