На другой день русские не выходили за ворота, а с городских стен следили за противником. Ромеи копали ров перед лагерем, чтобы оградить себя от внезапного нападения. Перед рвом насыпали высокий вал и на нём воткнули копья, а на копья повесили щиты. Ещё раз Цимисхий осмотрел местность со своим миксуратором, начертил план лагеря. На возвышенном и открытом месте водрузил своё знамя. Тут будет царская ставка. После того миксуратор отметил от центра по 500 саженей в направлении четырёх частей света и поставил на каждом конце знак.
И вот ромеи стали подступать к самим стенам. Русские принялись бросать в них камни, стрелы и копья. Враг не отступал. Тогда Святослав приказал доставить всех коней, и на них посадил дружинников. Ему хотелось испытать силу, сноровку спешно перевооружённой дружины. Русские кони, не привыкшие к совместным и стройным движениям, разбегались в стороны. Ряды руссов расползались, замешательство сразу дало себя знать. Ромеи смяли и разбросали переднюю линию конного русского войска, и Святослав приказал ему отступить в город.
Он собрал военачальников и сказал им:
— Враг оказался и умнее и опытнее нас. Лучше признаться в своей слабости, чтобы не впасть в новое заблуждение или в заносчивость, которые в таком случае равны глупости. Не научились сражаться конными, будем поражать противника теми средствами, с которыми мы сильнее.
В это время показались на Дунае огненосные греческие суда. Население в страхе отхлынуло от берега. Святослав велел вытащить все русские лодки на сушу, из опасения, что они будут испепелены. С этого дня путь в отечество был окончательно отрезан, а Доростол окружён со всех сторон. Несколько дней подряд всё население и войска рыли рвы вокруг городка. Святослав не предпринимал больше вылазок и сам стал ждать появления врага. Следовало думать о продовольствии. Мука, пшено, мясо — всё было съедено. Горожане тяжко голодали. В тёмные ночи Святослав отправлял отряды в глубь Болгарии, которые проходили берегом незамеченными с греческих судов. Таким образом осаждённые прокормились ещё несколько дней.
В одну из подобных ночей, возвращающийся со съестными припасами отряд руссов увидел на берегу беспечных греков, они все до одного были уничтожены. Цимисхий за это посадил на кол нескольких своих военачальников, пересёк рвами все дороги от города, и придвинул к нему два больших отряда, один под водительством наместника Петра, другой под водительством Варды Склира.
В городе начались ужасные бедствия, которые продолжались шестьдесят пять дней подряд, вплоть до исхода осады. Не имея надежды на то, чтобы победить руссов в схватке или взять город приступом, и зная отчаянную решимость и храбрость княжеской дружины, Цимисхий думал сломить их волю и стойкость голодом. Горожане поели весь скот, собак, крыс, сыромятные ремни, траву, кору деревьев. Улицы были полны трупов, которые вывозили за город и сжигали, во избежание заразы и эпидемий. Но вывозить не успевали. Люди падали от истощения даже гам, где не предполагали, трупы гнили в домах и на улицах, источая зловоние. От смрада некуда было деваться. Потом начали умирать и от жары, которая в июле стала совершенно невыносимой. Жены дружинников хотели умереть вместе с мужьями. Они бросались в костёр на тело сжигаемого покойника. Жрец и стоящие подле костра стучали мечами по щитам, чтобы заглушить мучительные вопли погребаемой.