Символические жесты и пропаганда – все это хорошо, но для того, чтобы оправдать свою узурпацию, Михаилу нужна была победа. Как император Никеи он владел всеми землями вокруг Константинополя и вскоре мог взять и город, и деспот Эпира объединился с королем Сицилии и другими западными монархами, чтобы помешать ему. Осенью 1259 года брат Михаила, Иоанн Палеолог, сразился с враждебной коалицией в Пелагонии в Эпире. Хотя численно их было меньше, никейцы победили, и все 400 рыцарей, посланных в бой королем Сицилии, погибли. Характерно, однако, что византийцы добились победы не одной лишь силой оружия, но и хитростью. В ночь перед сражением Иоанн Палеолог предупредил правителя Эпира о том, что его латинские союзники хотят предать его. Деспот поверил этому, бежал со многими из своих людей и тем самым помог уравнять шансы сторон.
Михаил оказался в том же положении, что и все те, кто прежде него желал завоевать Константинополь. Как и хан Симеон, он выиграл все сражения, но путь в столицу преграждали неприступные стены. Весной 1260 года он осадил Галату на другой стороне залива Золотой Рог, но не смог захватить и ее. Надежда оставалась лишь на то, что, как и в 1081 году, кто-то впустит его войско внутрь. Так в конце концов и произошло.
В июле 1261 года один из его полководцев, Алексей Стратигопул, находившийся со своим отрядом в районе Константинополя, узнал, что город почти не защищен. Войско и флот латинян отправились в военную экспедицию против принадлежавшего никейцам острова Дафнусий. Также ему сообщили, что доброжелатели оставили открытыми маленькие задние ворота в стене. Такой шанс нельзя было упускать, и в ночь на 25 июля отряд из 15 воинов пробрался внутрь. Сведения оказались верны: на стенах почти никого не было. Единственного часового, которого они встретили, схватили за ноги и сбросили вниз. А затем открыли главные ворота и впустили основные силы. Сопротивления почти не было, и к рассвету город оказался в руках Стратигопула.
Михаил VIII находился на азиатской стороне Босфора с остальной частью армии, когда было получено известие о взятии Константинополя. Это произошло рано утром, и император еще спал в своем шатре. Весть принесла его сестра Евлогия, которая вошла в шатер и пощекотала ступню императора перышком, чтобы разбудить его. Сначала Михаил не мог поверить в услышанное, но вскоре прибыл гонец, который привез корону и скипетр латинского императора Балдуина II, оставленные им в спешке, когда он покидал Большой дворец. Сам Михаил прибыл в Константинополь через три недели, 15 августа. Дата была выбрана не случайно: в этот день отмечался праздник Успения Богородицы, покровительницы города. Император вошел через Золотые ворота, перед ним несли икону Божьей Матери «Одигитрия». Он проследовал к собору Святой Софии по улицам, вдоль которых стояли ликующие толпы. Период латинского господства закончился.