Римские отряды ворвались в город, но к этому времени уже была поднята тревога, и защитники успели закрепиться на стенах, которые окружали южную часть города - районы, известные как Ахрадина и Остров (Ортигия). Евриал, ключевая позиция, которая могла угрожать тылу римских войск, осаждавших Ахрадину, был взят, и теперь осаждающие могли заняться ликвидаций главного очага сопротивления в городе.Именно в то время, когда римские солдаты захватывали внешние районы города, был убит Архимед. Перед штурмом Марцелл приказал, чтобы ученому не было причинено никакого вреда, однако, как гласит легенда, римский легионер наткнулся на великого математика, когда тот задумчиво рассматривал фигуры, вычерченные им на песке. Архимед накричал на солдата, наступившего на этот чертеж, а в ответ легионер убил его.

Несмотря на достигнутый успех, римские войска все еще оставались уязвимы для атак карфагенян, а сиракузцы могли положиться на доставлявшие им продовольствие карфагенские корабли. Однако теперь блокада стала более прочной, особенно после того, как Марцелл разбил вокруг Ахрадины три укрепленных лагеря. Они были очень важны, потому что карфагеняне Гимилькона и сиракузцы Гиппократа (который был отброшен в начале осады) теперь собирались атаковать римлян с разных сторон и прорвать блокаду. Это нападение сопровождалось атакой из Сиракуз, причем в ней также приняли участие и экипажи карфагенских военных кораблей.Несмотря на все усилия нападавших, римляне удержали свои лагеря и отбили атаки противника. Угроза с суши постепенно уменьшалась, поскольку карфагенские войска очень пострадали от начавшейся эпидемии чумы, которая также унесла жизни их командиров Гимилькона и Гиппократа. Римляне тоже понесли урон, но менее существенный, чем их противники.Однако решающее значение в падении Сиракуз имело поражение карфагенского флота, который вновь вернулся к берегам Сицилии. В Карфагене поняли, что падение Сиракуз приведет к полной потере Сицилии, и направили туда из Северной Африки Бомилькара со 130 военными кораблями и несколькими сотнями транспортов. Если бы этой эскадре удалось разгромить римский флот (уступавший ей в численности), то карфагеняне, возможно, поменялись бы ролями с Марцеллом, который, таким образом, оказался бы пойман в ловушку под Сиракузами.

Однако Бомилькар не хотел атаковать римский флот. Эпикид покинул Сиракузы, чтобы встретиться с Бомилькаром в море и повлиять на его решение. Он убедил карфагенянина, что тот должен дать бой римлянам, но, когда наступил решающий момент, Бомилькар использовал благоприятный ветер и ушел на север, чтобы соединиться с войсками Ганнибала в Южной Италии, бросив Сиракузы на произвол судьбы. Возможность была упущена, а уход флота Бомилькара сразу же резко увеличил эффективность римской блокады. Очень скоро жители Сиракуз начали испытывать нехватку продовольствия. В результате им пришлось начать переговоры, а испанец Мерик - один из трех командиров наемников, согласился открыть ворота города римлянам. Он командовал участком обороны на Ортигии, и быстро составил заговор: во время отвлекающего удара по Ахрадине римские корабли прошли в гавань и, высадив войска на берег, заняли контролируемый Мериком участок.После этого Марцелл отозвал свои войска, штурмовавшие Ахрадину, явно опасаясь, что его люди разграбят главное богатство города - царские сокровища, на которые он рассчитывал сам.После того как Ортигия оказалась в руках римлян, сиракузцы уже не тешили себя какими-либо иллюзиями относительно своего будущего. Они отправили к Марцеллу послов, моля его о пощаде, но тот ответил: «Благодеяний, которые Гиерон пятьдесят лет оказывал римлянам, было не больше, чем злодеяний, совершенных за последние годы теми, кто захватил власть в Сиракузах». Марцелл отправил отряд сторожить царские сокровища, а затем разрешил своим солдатам разграбить город,