В течение десяти дней с 7 по 16 июля крестоносцы вели подготовку к штурму города. 17 июля наступил решающий день. С суши константинопольские стены были атакованы французскими крестоносцами во главе с Балдуином Фландрским (Бонифаций Монферратский остался охранять лагерь, так как существовала опасность атаки извне); с моря на приступ двинулись венецианцы под предводительством Энрико Дандоло. Атака Балдуина вскоре захлебнулась, натолкнувшись на ожесточенное сопротивление варягов, но нападение венецианцев оказалось довольно успешным. Ведомые бесстрашным слепым (!) стариком, который лично возглавил штурм, итальянские моряки доказали, что умеют воевать не только на море. Им удалось захватить сначала одну башню, а затем еще несколько, и даже ворваться в город. Впрочем, их дальнейшее наступление застопорилось; а вскоре ситуация изменилась настолько, что заставила венецианцев отступить из города и даже оставить уже завоеванные башни. Виной тому было критическое положение, в котором оказались французские пилигримы.
После того, как была отбита атака с суши, Алексей III наконец решился нанести удар по крестоносцам. Он вывел из города почти все свои войска и двинулся на французский лагерь. Французы, однако, были к этому готовы и заняли позицию у укрепленных палисадов. Войска сблизились до расстояния арбалетного выстрела, и... византийцы остановились. Несмотря на свое огромное численное превосходство, греческая армия и ее не уверенный в себе полководец опасались перейти в решительное наступление, зная, что в поле франки очень сильны. Несколько часов оба войска стояли друг против друга. Греки надеялись выманить крестоносцев подальше от прочных укреплений лагеря, пилигримы же с ужасом ждали неизбежной, как им казалось, атаки. Ситуация для крестоносцев была по-настоящему критической. Судьба греческой империи, судьба крестового похода и всего крестоносного движения решалась здесь, в этом многочасовом молчаливом противостоянии.
Нервы дрогнули у Алексея III. Так и не осмелившись идти на приступ, он дал приказ к отступлению в Константинополь. В ту же ночь византийский базилевс бежал из города, прихватив с собой несколько сот килограммов золота и драгоценностей. После этого еще восемь лет незадачливый узурпатор будет метаться по стране в поисках союзников,
пока в 1211 году не окажется в стане сельджуков, и после поражения сельджукской армии от греков же (!) не закончит жизнь в плену у своего преемника, никей-ского императора Феодора Ласкариса. Но это уже другая история.
В Константинополе же бегство императора было обнаружено утром следующего дня и вызвало настоящий шок. Город, безусловно, был способен обороняться еще долго, но дезертирство базилевса окончательно сломило решимость византийцев. Верх взяли сторонники примирения с франками. Был торжественно освобожден из тюрьмы и восстановлен на престоле слепой Исаак Ангел. Сразу же с сообщением об этом были отправлены послы к крестоносцам. Эта весть вызвала небывалое ликование в войске пилигримов. Неожиданный успех объяснялся не иначе как Господним промыслом — ведь армия, еще вчера стоявшая на краю гибели, сегодня могла праздновать победу. Бонифаций Монферратский отправляет послов к Исааку Ангелу с требованием подтвердить условия договора, подписанного его сыном. Исаак пришел в ужас от непомерности требований, но, находясь в безвыходном положении, был вынужден подтвердить договор. А 1 августа в торжественной обстановке был коронован царевич Алексей, ставший соправителем своего отца под именем Алексея IV.