Фетх Али-шах послал на помощь Эриванскому хану крупное войско, которым командовал его сын и наследник престола (шахзаде) Аббас-мирза — последовательный «западник», стремившийся реформировать персидскую армию на европейский манер. Он был известен храбростью и честолюбием, но, к своему несчастью, не имел полководческого дарования. Его попытки преградить путь Цицианову провалились, однако, подойдя к Эривани, русские войска оказались в трудном положении. Воронцов, находившийся в свите главнокомандующего в качестве офицера для особых поручений, писал друзьям в Петербург, что гарнизон крепости составлял 6 тысяч воинов, готовых сражаться не менее упорно, чем отчаянные защитники Гянджи, а неподалеку находился Аббас-мирза с 45 тысячами персов, не перестававших тревожить русские позиции.
Вскоре в персидский лагерь прибыл сам Фетх Али-шах. Присутствие повелителя добавило его войскам смелости и решимости. Столкновения стали ежедневными, но все они заканчивались успехом солдат Цицианова. В боях за предместье Эривани Воронцов проявил храбрость, за что был удостоен ордена Святого Георгия 4-й степени.
Однако более опасным противником стали недостаток провианта и болезни, которые вынудили Цицианова снять осаду Эривани, так и не взяв города. Вот как Воронцов описал причины и ход отступления: «…когда уже совершенно не стало ни хлеба, ни способов к доставлению оного, мы по сей причине принуждены были снять блокаду, персияне не смели почти беспокоить наше отступление, хотя оно было и труднейшее. Обозу весьма много, а лошадей почти не было: всех драгунских и казачьих отдали под артиллерию и под полки, и со всем тем больше везли на руках. К сему прибавить надо страшное число больных, так что в ином полку третьей части не было на лицо, а офицеров еще меньше здоровых, по препорции, нежели солдат».
Цицианов вел своих солдат по безводным степям. Люди страдали от жажды, особенно тяжело приходилось раненым и больным. Однажды прямо в тылу русских войск запылала сухая трава. Сильный ветер гнал пламя к обозу — зарядным и патронным ящикам. Остаться без боеприпасов в окружении превосходящих сил противника — значило обречь себя на верную смерть или тягостный плен. Рядовые и офицеры вместе бросились тушить огонь плащами и мешками. Среди пожарников поневоле был и поручик Воронцов. В этот момент персы пошли в яростную атаку. «Тут было очень жутко, — писал Воронцов об этом эпизоде. — Однако, хотя и с большим трудом, успели, наконец, огонь потушить, а персиан отбить штыками».
Как многие другие офицеры, участвовавшие в эриванской экспедиции, Воронцов подхватил лихорадку. В Тифлисе граф оказался в руках врачей. Канцлер Александр Романович серьезно обеспокоился состоянием племянника и стал уговаривать его вернуться в Петербург. Но не только лихорадка мешала Воронцову оставить Кавказ. Осенью 1804 года Военно-грузинская дорога была перекрыта осетинами, не желавшими безоговорочно покоряться российской власти. Блокада единственной транскавказской магистрали могла привести к самым серьезным последствиям. Корпус Цицианова мог остаться без подкрепления и снаряжения. А ведь Фетх Али-шах своими активными действиями показывал, что готов продолжить противостояние. Трудно было предсказать и поведение османов, помнивших поражения XVIII века и выжидавших подходящего времени для реванша. Все это заставило уже далеко немолодого Цицианова, едва стряхнув пыль предместий Эривани, отправиться в Осетию.