После заключения союза с Капуей Ганнибал двинул свои войска на юго-восток, к городу Нола, рассчитывая на добровольный переход горожан на сторону пунийцев (Liv. XXIII, 14). Основания для этого были, поскольку в Ноле разгоралась внутриполитическая борьба между аристократической и демократической группировками, в которой плебс настаивал на заключении договора с карфагенянами. Притворно согласившись с этим требованием, сенаторы тайно направили посланцев в Казилин, куда к этому времени уже прибыл претор Марк Клавдий Марцелл, сменивший консула Теренция Варрона на посту командующего армией. Получив известие о планах Ганнибала, Марцелл повел войско к Ноле. Встав лагерем в горах неподалеку от города, претор получил возможность не только защитить Нолу, но и контролировать действия пунийцев в Кампании. Узнав о появлении римских войск и не желая пока ввязываться в сражение, Ганнибал изменил свой план и направился к Неаполю. Пунийский военачальник крайне нуждался в выходе к морю для налаживания стабильной связи с Карфагеном, однако и в этот раз его постигла неудача. Неаполитанцы уже успели получить военную помощь от Рима, в городе обосновался римский гарнизон во главе с префектом Марком Юнием Силланом, настроенный стойко обороняться (Liv. XXIII, 14, 10–13; 15, 1–2). Убедившись в бесперспективности как штурма, так и осады Неаполя, Ганнибал в очередной раз был вынужден отказаться от задуманного и повел войско к располагавшемуся к югу от Нолы местечку Нуцерия. Взяв этот город в жесткую осаду, пунийский военачальник добился капитуляции. Согласно ее условиям горожане получили право сохранить свободу, однако должны были уйти из Нуцерии безоружными и взяв из имущества одну лишь одежду. Ганнибал, правда, предлагал побежденным остаться и даже обещал вознаградить их в случае, если они вступят в ряды его войска, однако нуцерийцы предпочли изгнание предательству и переселились в другие города Кампании, прежде всего в Неаполь и Нолу. Нуцерия была разграблена и сожжена (Liv. XXIII, 15, 1–6).
Вслед за этим Ганнибал вновь направился к Ноле с явным намерением разгромить войско Марцелла и захватить на этот раз город. Римский военачальник укрепился в городе, не решаясь на генеральное сражение и ограничиваясь незначительными стычками. Положение, в котором оказался претор, было крайне сложным – с одной стороны, ему угрожала вражеская армия, с другой же назревал заговор среди городских плебеев, которые планировали, что в момент, когда римляне покинут городские стены, выйдя в поле для решающей битвы, ноланцы запрут ворота и разграбят римский обоз, после чего впустят в город пунийцев. Узнав о внутренней угрозе, Марцелл решился на крайние меры и навязал Ганнибалу сражение в неожиданных для карфагенского полководца условиях. Для этого римский претор выстроил свое войско внутри городских стен, заняв позиции напротив трех ворот, обращенных к пунийскому лагерю. В центре была построена тяжеловооруженная пехота и римские всадники, у боковых ворот военачальник разместил велитов и кавалерию союзников. Позиции позади боевого построения под усиленной охраной занял обоз. Запретив жителям приближаться к крепостным стенам и сняв с них всю стражу, Марцелл добился видимости беззащитности Нолы перед вражеским штурмом. Когда же Ганнибал, полагая, что в городе царит неразбериха из-за внутреннего мятежа, повел отряды на приступ, Марк Клавдий отдал приказ распахнуть ворота и нанести контрудар по врагу. Маневр был столь неожиданным, что ошеломленные карфагеняне были отброшены от города, не попытавшись даже завязать серьезное сражение (Liv. XXIII, 16, 1—17).
Тит Ливий сообщает, что в схватке погибли около 2800 пунийских воинов и всего 500 римлян. И хотя он ставит эти данные под сомнение, гораздо важнее точных цифр потерь сторон оказался общий моральный и политический эффект от поражения Ганнибала при Ноле. Римские воины впервые после битвы при Каннах убедительно продемонстрировали, что не утратили присутствия боевого духа и способности громить неприятеля. Это внушало уверенность союзникам Рима и одновременно показывало карфагенянам, что, несмотря на недавний катастрофический разгром римского войска, военная кампания все еще далека от завершения. Ганнибалу предстояло вести длительную изнурительную войну на истощение. О значении сражения у Нолы удачно выразился Марк Туллий Цицерон в трактате «Брут, или О знаменитых ораторах»: «После пресловутого поражения у Канн римский народ впервые воспрянул духом только с победой Марцелла при Ноле, за которой удачи последовали одна за другой» (Cic. Brut. III, 12).