В это время показались на Дунае огненосные греческие суда. Население в страхе отхлынуло от берега. Святослав велел вытащить все русские лодки на сушу, из опасения, что они будут испепелены. С этого дня путь в отечество был окончательно отрезан, а Доростол окружён со всех сторон. Несколько дней подряд всё население и войска рыли рвы вокруг городка. Святослав не предпринимал больше вылазок и сам стал ждать появления врага. Следовало думать о продовольствии. Мука, пшено, мясо - всё было съедено. Горожане тяжко голодали. В тёмные ночи Святослав отправлял отряды в глубь Болгарии, которые проходили берегом незамеченными с греческих судов. Таким образом осаждённые прокормились ещё несколько дней.
В одну из подобных ночей, возвращающийся со съестными припасами отряд руссов увидел на берегу беспечных греков, они все до одного были уничтожены. Цимисхий за это посадил на кол нескольких своих военачальников, пересёк рвами все дороги от города, и придвинул к нему два больших отряда, один под водительством наместника Петра, другой под водительством Варды Склира.
В городе начались ужасные бедствия, которые продолжались шестьдесят пять дней подряд, вплоть до исхода осады. Не имея надежды на то, чтобы победить руссов в схватке или взять город приступом, и зная отчаянную решимость и храбрость княжеской дружины, Цимисхий думал сломить их волю и стойкость голодом. Горожане поели весь скот, собак, крыс, сыромятные ремни, траву, кору деревьев. Улицы были полны трупов, которые вывозили за город и сжигали, во избежание заразы и эпидемий. Но вывозить не успевали. Люди падали от истощения даже гам, где не предполагали, трупы гнили в домах и на улицах, источая зловоние. От смрада некуда было деваться. Потом начали умирать и от жары, которая в июле стала совершенно невыносимой. Жены дружинников хотели умереть вместе с мужьями. Они бросались в костёр на тело сжигаемого покойника. Жрец и стоящие подле костра стучали мечами по щитам, чтобы заглушить мучительные вопли погребаемой.
Святослав каждую ночь собирал военачальников и подсчитывал умерших. Войско таяло и таяло с каждым днём. Между тем ромеи засыпали рвы под Доростолом и пододвинули к крепости стенобитные машины. Искусный инженер магистр Куркуас из метательных орудий бросал каждый день беспрестанно на город камни, которые сыпались как дождь, убивали прохожих, а также стоящих на стенах, проламывали крыши домов, и порождали в людях по ночам, не могущих заснуть, смертную тоску и ужас.
19 июля Святослав послал отряд отборных храбрецов за город. Они с криком набросились на охрану и обслугу, находящуюся при метательных орудиях и всех их перебили. Сам Куркуас во хмелю помчался к орудиям, окружённым войском. Блистательные его доспехи, золочёные бляхи конской сбруи, вороной горячий арабский конь, - всё это дало повод русским думать, что он - сам царь. Русские бросились на него, сбили с лошади, мечами и секирами изрубили на мелкие части вместе с доспехами. Отрубленную голову они вздёрнули на копье и поставили его на башне: смотрите! Закололи самого царя!
И воодушевлённые этим случаем, русские на другой день вышли и сплошной стеной стремительно двинулись на ромейский лагерь. Цимисхий построил войско клином и врезался в «стену», но русские взяли этот клин в клещи. Резня была жаркая и отчаянная. В самый разгар сечи предводительствовавший русскими воевода, который с одного удара длинным и тяжёлым мечом рассекал ромеев и тем наводил на них ужас, пал мёртвым сам. Лишившись своего военачальника, русские ушли в город. Ромеи опять подошли к стенам, стали убирать своих раненых и нашли тела женщин - жён дружинников, которые в доспехах воинов сражались рядом со своими друзьями.
- Это - ведьмы, - в страхе донесли василевсу. - Сама нечистая сила помогает варварам, - и Цимисхий поверил.
Наступила ночь, полная тревог и неожиданностей. Русские полегли у стен, измученные и истощённые. На стенах сторожили часовые, ловя каждый шорох за крепостью. А в палатах князя собравшийся Совет решал, что же делать дальше. На стенах зала висели образцы византийского оружия, рога и трубы из слоновых клыков; диптих с изображением вооружённого всадника стоял на столе. Святослав подробно изучил этого всадника с его горделивой походкой и полным вооружением. Фигура эта ему очень нравилась. Он мечтал иметь таких всадников в своей армии. Все украшение залы относилось только к военному делу: кольчатая бронь висела над кроватью, латы, овальный греческий щит, шлем, конская уздечка. Военачальники, уже свыкшиеся с византийской роскошью, были очень богато одеты: в вышитых туниках, в длинных штанах, в роскошно обшитых жемчугами сапогах с отворотами, в оплечьях. Князь в простой тунике казался против них обыкновенным воином, он так и не привык к византийской пышной и нарядной одежде.