Османам удалось сосредоточить в районе Босфора довольно большой флот (80 военных и 300 грузовых судов), но предпринять штурм Мехмед II решил со стороны суши. На это, кстати, рассчитывали и защитники города, вынужденные оставить стены вдоль морского побережья фактически без защиты.
Штурм Константинополя начался в апреле. Султан обрушил на стены города по всей линии осады огромную мощь своей артиллерии, которой в то время не было равной в Европе. Однако укрепления удалось разрушить лишь частично. Знаменитая пушка Урбана разорвалась, и вместо нее срочно пришлось отливать новую. Как только удавалось пробить брешь в крепостных стенах, туда сейчас же устремлялись турецкие воины, которых защитники города расстреливали из луков, обливали кипящей смолой, забрасывали камнями. Несмотря на колоссальное численное превосходство, турки никак не могли добиться успеха. Кроме того, они проиграли сражение на море и не смогли прорваться в залив Золотой Рог.
Тогда Мехмед II предпринял хитрый маневр, который во многом предопределил дальнейшее развитие событий. Он приказал доставить часть своих судов в залив волоком. Для этого был сооружен деревянный настил, который густо смазали салом. В течение ночи турки смогли протащить к северному берегу Золотого Рога 70 тяжелых кораблей и спустить их на воду. На рассвете византийцы увидели в водах залива турецкую эскадру. Это зрелище не могло не вызвать ужас и панику, так как явилось абсолютно неожиданным. Кроме того, крепостные стены, располагавшиеся вдоль моря, практически не были защищены. Была предпринята отчаянная попытка уничтожить турецкий флот огнем, но она не удалась из-за предательства генуэзцев, жителей района Галата, которые стали поддерживать султана.
В конце мая Мехмед II объявил о начале решающего штурма. Несмотря ни на что он все-таки снова приказал нанести основной удар с суши. Для этого было выбрано место, где глубина рва была самой мелкой. Для удобства стрельбы артиллерия расположилась на холмах. Ночь перед штурмом стала своеобразной психологической атакой. Вокруг всего города, в военном лагере турок и даже на кораблях, горели костры. Гремели барабаны. Готовясь к сражению, воины громко пели и молились.
На рассвете под оглушительные звуки турецких труб и барабанов начался штурм. Первые атаки были отбиты отчаянно сражавшимися защитниками города. Но когда гигантская пушка Урбана пробила брешь в стене, турецкие воины бросились в атаку, овладели одной из башен и водрузили над ней свое знамя. В этом бою героически погиб последний византийский император Константин.