Жители Города каждый день вглядывались в даль, надеясь увидеть флот. Они заметили корабли примерно в десять часов утра и узнали генуэзские флаги — алый крест на белом поле. Новость в мгновение ока переполошила население. Почти тотчас же увидели суда и турецкие морские патрули, отправившие сообщение об этом Мехмеду в его лагерь в Малтепе. Султан помчался в Диколон отдать ясные и категорические приказы Балтоглу. Его явно уязвили поражение флота в бою у заграждений и провал штурма стен, и его распоряжения в адрес флота и командующего звучали недвусмысленно: «Захватить парусники и привести их к нему или не возвращаться назад живыми». Галерный флот поспешно привели в готовность. Все гребцы заняли свои места. Суда были битком набиты солдатами — тяжелой пехотой, лучниками и янычарами из личной гвардии султана. На кораблях установили легкие пушки, туда же доставили зажигательные материалы и «много другого оружия: круглые и прямоугольные щиты, шлемы, нагрудные панцири, метательные снаряды, копья и длинные дротики и другие предметы, полезные для такого рода сражения». Флот поплыл по Босфору, намереваясь вступить в схватку с пришельцами. Успех был необходим для поддержания боевого духа войск. Но вторая морская битва должна была происходить в водах пролива (дальше от берега, чем в первый раз), где властвуют своенравные босфорские ветры и местные течения — весьма труднопредсказуемые. Подобные условия диктовали более высокие требования к судам.
Генуэзские торговые корабли шли по проливу при ветре, дувшем им в корму. Османский флот, не имея возможности использовать в этих условиях паруса, свернул их и двинулся на веслах по изменчивому морю.
Вскоре после полудня четыре судна подошли к Городу с юго-востока, держа курс прямо на башню Димитрия Великого, заметный ориентир на мысе Акрополис, хорошо видный и с берега. Они находились в готовности сманеврировать таким образом, чтобы повернуть в устье Золотого Рога. Значительное численное превосходство вселило в людей Балтоглу «уверенность и надежду на успех». Они продолжали плыть по направлению к четырем генуэзским судам, «оглашая воздух стуком кастаньет и криками, как люди, рассчитывающие на победу». Шум от боя барабанов и пронзительного звука зурн распространялся над морем по мере того, как приближались галеры. Лес мачт и весел сотен кораблей надвигался на четыре торговых судна, и исход казался очевидным. Население Города заполонило стены, жители лезли на крыши домов Сфендона, откуда открывался отличный вид на Мраморное море и вход в Босфор. На другой стороне Золотого Рога, за Галатой, Мехмед и его свита наблюдали за событиями с удобной точки на противоположном холме. Обе стороны следили за происходящим, тревожась и надеясь, в то время как трирема Балтоглу подошла к головному генуэзскому кораблю. Стоя на корме, он категорически потребовал спустить паруса. Генуэзцы продолжали путь, и Балтоглу приказал своему флоту лечь в дрейф и начать обстреливать каракки. В воздухе засвистели ядра. Со всех сторон на итальянские корабли посыпались камни, дротики и стрелы, в том числе и зажженные, но генуэзцы не дрогнули. Вновь преимущество оказалось на стороне более высоких судов: «Они вели бой с высоты, прямо с нок-рей и деревянных турелей метая стрелы, дротики и камни», — писал Критовул. Качка затрудняла галерам правильное прицеливание и точное маневрирование вокруг каракк, ринувшихся вперед, подставив паруса южному ветру. Бой превратился в непрерывную перестрелку с турками, пытавшимися на волнах переменчивого моря приблизиться настолько, чтобы пойти на абордаж или поджечь паруса. Генуэзцы обрушивали на них град метательных снарядов с кормы, похожей на замок.
Маленький караван высокобортных кораблей невредимым достиг мыса Акрополис и уже готовился повернуть, собираясь укрыться в гавани Золотой Рог, когда разразилась катастрофа. Неожиданно спал ветер. Паруса бессильно повисли на мачтах почти у самых стен Города, продвижение вперед прекратилось. Беспомощные корабли стало сносить течением в сторону, противоположную устью Золотого Рога, навстречу берегу Галаты, откуда следили за происходящим Мехмед и его армия. Преимущество оказалось теперь на стороне галер с их веслами, а не парусников. Балтоглу собрал свои наиболее крупные суда вокруг торговых кораблей, совсем близко от них. Турки вновь подвергли их обстрелу метательными снарядами, но добились не большего, чем прежде. Их слишком малые пушки не могли причинить ущерб корпусам или вывести из строя мачты. Команды христианских кораблей тушили огонь водой из бочек. Видя, какой урон наносит продольный огонь, адмирал «прокричал повелительным голосом» и приказал флоту сблизиться с врагом и идти на абордаж.