Никий отправил срочную депешу в Афины, в которой утверждал, что есть только два пути дальнейшего развития событий. Или афиняне отзовут экспедицию (этот вариант был предпочтительным для него), или существенно укрепить ее. Афиняне отреагировали как азартный игрок, поставивший все на карту. Семьдесят три триремы и 5000 тяжеловооруженных воинов были посланы в качестве подкрепления для Никия. Взамен убитого Ламаха прислали другого военачальника – Демосфена.
Сначала создалось впечатление, что афинянам сопутствует удача и они близки к победе. Но потом их стали преследовать несчастья. Они получили отпор, пытаясь вернуть Эпиполы (а этой высотой надо было обладать, чтобы иметь возможность осадить город), а в войске и на кораблях начались болезни, деморализуя тех, кто остался здоровым. В осажденные Сиракузы снова пришло подкрепление, и, как это часто бывает в подобных случаях, моральный дух взлетел неизмеримо высоко, вне каких-либо пропорций с численностью подкрепления.
Афиняне решили, что у них нет другого выхода – только отступать. Но Никий медлил даже с этим, оправдывая потерю времени лунным затмением. В те времена это считалось неподходящим временем для любого важного начинания. Нерелигиозный человек вроде Алкивиада начал бы действовать, не сомневаясь, не особенно интересуясь «волей богов». Задержка оказалась роковой. К тому времени, как афиняне наконец пришли в движение, сиракузцы догадались об их намерениях. Имел место классический морской бой, в котором афиняне потерпели сокрушительное поражение. Это был чувствительный удар для людей, считавших себя непобедимыми в море.
Фукидид описал надежды и страхи афинян и сиракузцев, следивших за сражением: «Пока результаты морской битвы оставались неопределенными, сухопутное войско обеих сторон в смятении и с напряженным вниманием следило с берега за ее ходом. Местное войско сиракузцев жаждало решительной победы, а пришельцы афиняне опасались оказаться в еще худшем положении, чем теперь. Все свои надежды афиняне возлагали на корабли, и потому их страх за будущее был неописуем. По причине неодинакового хода морской битвы на отдельных ее участках картина битвы, открывшаяся зрителям на берегу, выглядела по-разному. Так как ее можно было наблюдать лишь с близкого расстояния и поле зрения было ограничено, то не у всех афинян перед глазами был одновременно один и тот же пункт: одни, видя где-нибудь успех своих, приободрялись и взывали к богам с мольбой о спасении и впредь; другие же, заметив где-нибудь неудачу, испускали скорбные вопли и зрелище происходящей борьбы удручало их больше, чем самих бойцов действительность. Третьи же, наконец, обращали свои взоры туда, где на протяжении долгой борьбы положение оставалось неопределенным. Объятые страхом зрители переживали мучительное состояние, и их душевная тревога отражалась в непроизвольных телодвижениях: спасение и поражение чередовались для них с минуты на минуту. И поэтому в войске афинян, пока морское сражение шло для них без решающего перевеса на той или другой стороне, сливались вместе крики ликования победителей, вопли побежденных и самые разнообразные возгласы, которые в час грозной опасности всегда раздаются в большом войске. Почти то же самое происходило у афинян и на море, пока наконец сиракузяне и их союзники после долгой борьбы с решительным натиском не одолели афинян и с громкими криками, ободряя друг друга, не бросились преследовать их до берега».
Разгром в той самой стихии, где афиняне считали себя неоспоримыми господами, сломил их моральный дух. Хотя у них осталось столько же трирем, сколько у сиракузцев, афинские моряки отказались участвовать в последней попытке пробраться сквозь строй кораблей, которые сиракузцы связали вместе, перегородив вход в гавань. Оставалось только отступить вглубь острова. Понятно, что сиракузцы не были готовы так легко отпустить врага, который вполне мог перегруппироваться и снова перейти в наступление позже. И афиняне обнаружили, что все пути в обход Сиракуз заняты. Еще больше понизило их боевой настрой начало сезона дождей, которые сопровождались сильными грозами, – обычное явление на Сицилии в начале осени. Афиняне сочли это знаком того, что боги тоже отвернулись от них.
Подвергаясь постоянным атакам сиракузской кавалерии, страдая от нехватки продовольствия и воды, афиняне в конце концов были разгромлены к югу от Сиракуз, где они пытались перейти вброд небольшую речушку, превратившуюся из-за дождей в бурный поток. Никий и Демосфен сдались. Несмотря на то что Гилипп был склонен сохранить им жизнь и отвезти в Спарту, сиракузцы их казнили. От большой афинской армии и флота осталось 7000 человек, которых поместили в каменоломни Латомии, что к северу от города. В экспедиции на Сицилию афиняне потеряли 40 000 человек и 175 трирем. Это был смертельный удар, от которого они уже не смогли оправиться.