Первой заботой Велизария было восстановить стены. Так как у него не было ни достаточного числа рабочих, ни материала, ни времени, чтоб вполне основательно исправить произведенные разрушения, то он помог горю как мог. Стены были восстановлены в виде груд наваленных друг на друга камней, причем работавшие не стеснялись пользоваться ни благородным мрамором, ни травертином стоявших поблизости памятников. Никакого цемента при этом не употреблялось, и только снаружи камни удерживались сваями; проведенный еще раньше ров был вычищен и углублен, так как он представлял более надежную защиту. Через двадцать пять дней спешной работы стены были готовы, и, обходя их, Велизарий мог убедиться, что они могут послужить хотя бы как театральные декорации. Бежавшие в Кампанью римляне стали возвращаться в город, и он снова принял вид населенного места.
Услыхав, что неприятель вступил в Рим, Тотила немедленно, с такой же стремительностью, как Аннибал, повернул из Апулии назад и поспешил к Риму. Это движение, окончившееся неудачей, может казаться необдуманным, и его, по-видимому следует поставить в вину королю готов, который сам покинул Рим, не вытеснив сначала Велизария из Порто. Конечно, Тотила мог думать, что Велизарий не будет в силах удержать город, если займет его, так как большая часть стен была разрушена. Подойдя к Риму, Тотила увидел, что греки еще работают у ворот, которые были раскрыты, так как по приказанию самого Тотилы ворота также были унесены или разрушены, плотники же Велизария еще не успели сделать новые. Вход заграждали на этот раз уже сами воины с их щитами и копьями. Ночь готы простояли в своем лагере у Тибра, а наутро они с яростью бросились на стены, которые теперь не выдержали бы и самого легкого удара таранов Витигеса. Однако после сражения, продолжавшегося целый день, к ночи готы были отброшены в свой лагерь у Тибра и должны были, к стыду своему, признать, что они потерпели поражение перед открытым Римом. Когда на следующий день они пошли снова на приступ, они увидели, что стены находятся под крепкой защитой, а перед воротами поставлено множество деревянных машин; эти машины состояли из четырех соединенных под прямым углом кольев и могли вращаться, не меняя своей формы.
Гений Велизария, казалось, был создан для защиты Рима и оставался здесь неодолимым; и готы, малоопытные в искусстве брать города осадой и точно гонимые судьбой, снова понесли урон в своих силах перед стенами Рима. Конец второму приступу положила ночь. Столько же неудачен был и третий приступ, который был предпринят Тотилой несколько дней спустя, причем его королевское знамя лишь с большими усилиями было спасено от рук врага.
В лагере на голову короля посыпались упреки. Все те, кто до сих пор находил мудрым правило Тотилы разрушать укрепления взятых городов, теперь упрекали его за то, что он не удержал за собой Рима или же, если это казалось ненужным, не сровнял Рим с землей. Даже в отдаленных местах всех поражала глубочайшим изумлением неудача, испытанная готами у Рима, наполовину открытого, и успешное сопротивление, оказанное готам Велизарием. Несколько времени позднее Тотиле пришлось выслушать колкий ответ короля франков: Тотила просил у короля франков руки его дочери, и Теодеберт ответил, что не может поверить, чтобы королем Италии мог быть не только теперь, но и когда-нибудь со временем человек, который не сумел удержать за собой покоренного им Рима, а вынужден был снова уступить полуразрушенный город врагу. Таким образом у роковых стен Рима военная слава Тотилы отчасти померкла, а счастье почти совсем изменило ему. Сняв мосты через Аниен, он ушел со всем своим войском в Тибур и укрепился в нем. Вследствие этого Велизарий получил возможность не спеша навесить в Риме ворота, окованные медью, и во второй раз, но еще с большей славой отослал в Константинополь, как трофеи, ключи от города. Этим заканчивает Прокопий зиму и двенадцатый год готской войны. Следовательно, Тотила должен был снять осаду Рима весной 548 г.; по-видимому, летописец слишком быстро двинул вперед время. Осада продолжалась, вероятно, только один месяц.
В это же время король готов понес еще другую чувствительную потерю, которая усилила нравственное значение постигшего его у стен Рима несчастья. Генерал Иоанн неутомимо вел партизанскую войну в Нижней Италии и, между прочим, совершил смелый кавалерийский набег в Кампанью. Там, может быть в Капуе, содержались в плену у готов римские сенаторы с их женами и детьми, и с помощью вынужденных силой у пленных сенаторов писем Тотила держал в повиновении население провинций. Иоанн напал на Капую, изрубил готскую стражу, освободил сенаторов и благополучно увел их в Калабрию. Конечно, лишь небольшое число патрициев могло попасть в руки Иоанну, так как большинство их уже бежало, когда Тотила овладел Римом; но пленных жен сенаторов было много, и все они были отправлены в Сицилию, где могли служить императору заложницами.