Передовые отряды турецких войск вышли к Константинополю 2 апреля, сразу же после праздника Светлого Христова Воскресения. Жители города немедленно предприняли вылазку и убили несколько турок. Однако приближение всего турецкого войска заставило защитников отойти в город, разрушить мосты через рвы и закрыть городские ворота. Император приказал протянуть цепь через Золотой Рог.
5 апреля к Константинополю подошла вся турецкая армия.
Основные силы осаждённых под командованием самого императора сосредоточились у самого уязвимого места, на Месотихионе, где речка по трубе проходит под крепостными стенами. Джустиниани Лонго расположил свои отряды справа от войск императора, но затем присоединился к нему. Место Джустиниани занял отряд генуэзских солдат во главе братьев Боккиарди. Отряд венецианской общины во главе с Минотто защищал Влахернский квартал. Южнее Месотихиона находились отряд генуэзцев под началом Каттанео, греческий отряд под командованием родственника императора Феофила Палеолога, отряд венецианца Филиппо Контарини, греческий отряд Димитрия Кантакузина.
Стены, выходящие на берег Мраморного моря, охранял отряд венецианца Джакобо Контарини и греческие монахи. Это была в основном сторожевая служба, так как быстрое течение, скалы и мели не позволяли кораблям противника подойти вплотную к берегу. Далее стояли немногочисленные отряды каталонца Пере Хулиа, кардинала Исидора и турецкого принца Орхана, оспаривавшего у султана Мехмеда право на престол.
Берег Золотого Рога защищали венецианские и генуэзские моряки под командованием Габриэле Тревизано. Всем стоящим в заливе флотом командовал Альвизо Диедо. В резерве в городе стояли отряды Луки Нотараса и Никифора Палеолога. Десять судов было выделено для охраны цепи у входа в Золотой Рог, общее руководство здесь осуществлял генуэзец Солиго.
Византийцы пытались применить свою немногочисленную артиллерию, но площадки на башнях не были приспособлены для артиллерийской стрельбы, и при отдаче орудия производили разрушения своих же укреплений.
Турки начали осаду Константинополя, окружив город 6 апреля. Часть войск под командованием Заганос-паши вышла к высотам севернее залива Золотой Рог, откуда можно было контролировать квартал Перу (генуэзская колония), предостерегая нейтральных генуэзцев от попыток помочь осаждённым. Болотистая оконечность залива была укреплена, там турки проложили дорогу, соединявшую войска Заганос-паши с основными силами.
От южного берега Золотого Рога до речки Ликос расположились регулярные турецкие войска Караджа-паши. Караджа-паша имел в своём распоряжении многочисленную артиллерию, которую сразу стал сосредоточивать против Влахернского квартала, особенно на участке, где одинарная стена выступающего квартала смыкалась с основными городскими укреплениями.
По обеим сторонам речки Ликос встала султанская гвардия — янычары, позади них на правом берегу речки был установлен шатёр султана.
На правом фланге осаждавших, от лагеря янычар до берега Мраморного моря, встали регулярные войска Исхак-паши. В отличие от войск Караджа-паши, набранных в европейской части турецкого государства, они были созданы на базе азиатских, анатолийских владений султана. Мехмед II не доверял до конца Исхак-паше и приставил к нему помощника, Махмуд-пашу, выходца из старого императорского византийского рода Ангелов, принявшего мусульманство и ставшего одним из вернейших сторонников султана.
Позади регулярных войск особым лагерем расположились башибузуки, иррегулярные части, воюющие за право на часть добычи. Их предполагалось бросить в любом нужном направлении.
Перед своими позициями, напротив византийских укреплений, турки выкопали траншею, над ней возвели невысокий земляной вал с частоколом, чтобы предотвращать вылазки осаждённых. В этом укреплении было много проходов, позволявших быстро выйти из лагеря и устремиться к городским стенам.
Турецкий флот имел основную стоянку на Босфоре, его главной задачей был прорыв укреплений Золотого Рога, кроме того, корабли должны были блокировать город с моря и не допустить помощи осаждённым со стороны союзников.
Окружив город, султан послал парламентёров с предложением сдаться. В случае сдачи он обещал городскому населению сохранение жизни и имущества. Осаждённые ответили отказом. В свою очередь император Константин приказал венецианским морякам промаршировать по городским стенам по всему периметру, демонстрируя, что Венеция является союзником Константинополя. Венецианский флот был одним из сильнейших в Средиземноморском бассейне, и это должно было подействовать на решимость султана.
Когда формальности с предложением сдачи были окончены, турецкие орудия начали обстрел городских стен. В первый же день часть стены между Влахернским кварталом и речкой Ликос была превращена в руины. Воинам султан приказал начать засыпку крепостного рва и производить подкопы, где позволяет почва. Ночью, когда обстрел прекращался, осаждённые пытались ремонтировать городскую стену и возводить на месте разрушенных укреплений временные — из досок, бочек и мешков с землёй.
Первыми действиями турецкой армии были атаки на форты, находившиеся вне городских стен. Один форт находился в Ферапии, на холме у берегов Босфора, другой в деревне Студиос на берегу Мраморного моря. Форт в Ферапии защищался два дня, форт в деревне Студиос был разрушен за несколько часов. Оставшиеся в живых защитники были демонстративно посажены на кол на глазах осаждённых горожан. Турецкий флот в это время захватывал Принцевы острова в Мраморном море. Все они сдались. Только башня на острове Принкипос оказала сопротивление. Защитники были перебиты, а жители острова проданы в рабство.
9 апреля турецкий флот впервые подошёл к цепи, перекрывшей Золотой Рог, но был отбит и вернулся в Босфор.
11 апреля султан сконцентрировал всю тяжёлую артиллерию напротив стены над руслом речки Ликос и приказал начать бомбардировку, которая длилась 6 недель. Тяжёлые орудия в результате отдачи постоянно сползали со специальных платформ в апрельскую грязь. Самая большая, отлитая венгром Урбаном, в такой обстановке не могла производить более семи выстрелов в день. Однако разрушения, производимые её ядрами, были огромны. В течение недели наружная стена над Ликосом была во многих местах разрушена, а ров засыпан. Специальные отряды осаждённых постоянно пытались расчистить ров и восстановить стену.
12 апреля турецкий флот атаковал цепь, перекрывшую вход в Золотой Рог. На самом деле атака вылилась в морской бой с кораблями, прикрывавшими цепь снаружи. Турки подплыли к ним и пытались поджечь их или взять на абордаж. Более высокие корабли греков, венецианцев и добровольцев-генуэзцев позволяли отбить сверху все попытки абордажа. В разгар боя византийский флот перешёл в контратаку и попытался окружить турецкие корабли, приблизившиеся к цепи. Турки отошли в Босфор.
Султан приказал начать обстрел византийских судов с северной стороны Золотого Рога. Турецкие ядра понеслись с холмов через квартал Перу. Корабли, охранявшие цепь, вынуждены были отойти и укрыться за стены квартала. Пострадало несколько генуэзских нейтральных кораблей. Вскоре христианские корабли отступили за цепь внутрь залива.
18 апреля турки, решив, что стена над Ликосом достаточно разрушена, предприняли попытку штурма. После захода солнца, они с факелами бросились на укрепления, стараясь поджечь возведённые деревянные укрепления и растащить бочки с землёй. Атакующих было много, а бреши в стенах — узкие. Осаждённые под командованием Джустиниани отбили атаку. Четырёхчасовой бой закончился. Потери атаковавших достигали 200 человек. Осаждённые потерь убитыми якобы не понесли.
20 апреля к городу с юга подошли три генуэзские галеры, нанятые папой римским, с грузом продовольствия и оружия. По дороге к ним присоединился с таким же грузом императорский корабль под командованием Флатанелоса. Турки попытались захватить весь караван, который сам, казалось, шёл им в руки. Весь турецкий флот устремился на перехват. Но генуэзцы и греки пришвартовали свои корабли друг к другу, отбили все попытки турок взять их на абордаж, при этом они умело пользовались высотой своих бортов и топорами рубили руки и головы туркам, которые пытались вскарабкаться на христианские корабли со своих невысоких судов. В конце концов все четыре корабля, напоминавшие одно огромное укрепление с четырьмя башнями, были снесены ветром и течением к цепи, преграждавшей путь в Золотой Рог. Здесь в дело вступил весь христианский флот. К тому же наступила ночь, и в темноте турки не решились продолжать бой. Султан сместил адмирала Балтоглу и велел бить его палками.
В тот же день Мехмед задумал и начал проводить в жизнь план, во многом повлиявший на исход осады. Он решил перетащить свой флот по суше из Босфора в Золотой Рог. Весь день 21 апреля турки продолжали обстрел городских стен, и одна из башен (Виктиниева башня) возле речки Ликос рухнула, внешняя стена перед ней также лежала в развалинах. Если бы был отдан приказ о штурме, то положение осаждённых стало бы незавидным, но приказа не последовало, так как сам султан выехал на северный берег Золотого Рога. Здесь были отданы распоряжения о строительстве специальных повозок и деревянных рельсов вроде трамвайных, сгонялись стада быков. Весь этот день турецкая артиллерия вела отвлекающий огонь по цепи. 22 апреля на глазах изумлённых греков собранные повозки с литыми колёсами были спущены на воду, подведены под корпуса турецких судов, а затем при помощи блоков вытащены на берег вместе с судами. В повозки запрягли быков, и те повлекли чудовищные сооружения по деревянным рельсам мимо квартала Перу из Босфора через холмы к северному берегу Золотого Рога. Около 70 судов перекочевало из пролива в залив.
