Трудно сказать, хотел ли он в последнем походе в Венгрию присоединить к империи новые австрийские или венгерские земли, или дело должно было ограничиться взятием нескольких крепостей с последующим возвращением армии в Стамбул до зимних холодов.
Австро-турецкая война 1566—1568 годов велась за обладание Трансильванским княжеством, являвшимся в то время вассалом Османской империи.
Сам султан к тому времени уже 11 лет непосредственно не командовал войсками, но находился при них главным образом для поднятия морального духа солдат. Выступая в свой последний поход, Сулейман уже был тяжело болен, страдал сердечной недостаточностью и подагрой. Когда войска вышли из Стамбула 1 мая 1566 года, Сулейман был не в состоянии сидеть на лошади, и его везли в крытой конной повозке, куда султан уже не мог сесть без посторонней помощи. Сулейман страдал от жестокой подагры. Во время осады султан получал все донесения от великого визиря и принимал окончательные решения.
Турецкое войско насчитывало, по некоторым, возможно, преувеличенным оценкам, до 100 тыс. человек, в том числе до 80 тыс. турок-османов, 12–15 тыс. крымских татар и 7 тыс. молдаван.
Поход к Сигетвару, благодаря несвоевременному усердию квартирмейстера, был завершен вопреки приказам за один день вместо двух, что совершенно измотало султана, находившегося в плохом физическом состоянии. Он так разозлился, что приказал обезглавить квартирмейстера. Но великий визирь Мехмед-паша Соколлу убедил его этого не делать, поскольку враг будет устрашен одним фактом того, что султан, несмотря на преклонный возраст, все еще может вынести тяготы форсированного дневного перехода, как и в дни его молодости. Тогда Сулейман немного помягчел и распорядился казнить губернатора Буды за некомпетентность в своей сфере деятельности.
Первоначальной целью похода был захват города-крепости Сигетвар в южной части Венгрии, где находился гарнизон в 2300 венгерских и хорватских пехотинцев под командованием банна (правителя) Хорватии графа Миклоша Зриньи.
Крепость Сигетвар турки осаждали с 6 августа. Зриньи со своими соратниками закрылся в цитадели и поднял черный флаг, заявляя тем самым о решимости сражаться до последнего человека. Восхищенный подобным героизмом, но тем не менее расстроенный задержкой с захватом столь незначительной крепости, Сулейман предложил щедрые условия сдачи, стремясь соблазнить Зриньи перспективой службы в турецкой армии в качестве фактического правителя Хорватии, но теперь уже будучи вассалом султана Османской империи, а не Габсбургов. Зриньи и его товарищи столь щедрое предложение с презрением отвергли.
Руководил осадой великий визирь. Под его началом из состава армии для осады было задействовано около 50 тыс. человек при 17 тяжелых стенобитных и 280 обычных орудиях. После этого в ходе подготовки к решающему штурму турецкие саперы за две недели подвели мощную мину под главный бастион. 5 сентября мина была взорвана, вызвав опустошительные разрушения и пожар, сильно повредившие цитадель. Но вопреки ожиданиям защитники крепости не сдались.
За несколько часов до смерти, находясь в своем шатре на горе Симильхоф, Сулейман сказал великому визирю Мехмеду-паше Соколлу, который реально командовал осадной армией: «Великий барабан победы еще не должен быть слышен».
Сулейман Великолепный скончался в ночь с 5 на 6 сентября 1566 года от сердечного приступа в лагере вблизи осажденного Сигетвара.
Турецкие батареи продолжали обстрел крепости, пока цитадель не была полностью разрушена, за исключением одной башни, а из гарнизона в живых осталось только 600 человек во главе с Зриньи. 8 сентября у стен Сигетвара состоялась решающая битва. На последний бой граф вывел их, роскошно одетых и украшенных драгоценностями, словно на праздник, чтобы показать туркам, как умеют умирать христиане. Когда янычары вклинились в их ряды с целью захватить Зриньи, он выстрелил из большой мортиры таким мощным зарядом, что сотни турок полегли замертво; затем с саблей в руках Зриньи и его товарищи героически бились до тех пор, пока все не погибли. Зриньи успел заложить фугас под склад боеприпасов, который взорвался, унеся жизни примерно до 3 тыс. турок. Всего же турки при осаде Сигетвара потеряли около половины осадного корпуса, т. е. до 25 тыс. человек.
Лишь семь человек из числа осажденных пробились через турецкие линии. А из пленных только четверо было впоследствии выкуплено у турок. Среди них был Гашпар Алапич, племянник Миклоша Зриньи, ставший новым банном Хорватии, и бывший камергер Зриньи Франьо Чрнко, оставивший описание осады Сигетвара. Смерть султана исключила поход на Вену, да и нет достоверных данных, что такой поход в тот момент действительно планировался Сулейманом. В любом случае, даже если бы Сулейман остался жив, у турецкой армии уже не хватило бы времени на то, чтобы до наступления осенней распутицы и зимних холодов провести осаду хотя бы еще одной крепости.
Смерть Сулеймана скрывали от войска.