Онуфрий Степанов имел в отряде не более 513 человек. Костяк отряда — 250 человек составляли казаки, служившие в свое время с Хабаровым. С ними в осаду сели 160 служилых людей-годовальщиков, набранных в Тобольске, Тюмени, Верхотурье, Сургуте, Туринске, Верхоленске и пришедших с Зиновьевым, а также 45 казаков из отряда Кашинца и 58 казаков из Енисейска (из них 28 человек пришло с Бекетовым). Вооруженному до зубов 10-тысячному войску и его 15 пушкам они могли противопоставить 3 пушки, сотню пищалей, холодное оружие, хитроумную фортификацию своей крепости, военную смекалку да отчаянную храбрость.
Сначала маньчжуры предложили казакам сдаться. Они послали переводчика, который зачитал им указ маньчжурского наместника. В награду за измену и переход на сторону неприятеля казакам сулили сытую жизнь в Маньчжурии, жалование «златом и серебром», «женок прелестных и красных девиц». Однако, «не прельстясь ласковым словам и посулам», казаки со стены своей крепости дружно закричали в ответ, чтобы богдойское войско отъезжало прочь от Кумарского острога.
Видя, что испугать или подкупить казаков невозможно, маньчжуры стали готовиться к штурму. Свои 15 пушек они расставили по окрестным холмам и открыли из них огонь. Одна из батарей, оснащенная несколькими орудиями, находилась на сопке высотой в 40 саженей на противоположной стороне реки и оттуда на расстоянии 450 саженей простреливала берег, затрудняя тем самым казакам подступы к воде. Остальные батареи стреляли по городу на расстоянии 150 саженей. После кругового артиллерийского обстрела маньчжуры бросились на приступ, но были остановлены ответным огнем.
В течение последующего времени вплоть до 24 марта город днем и ночью подвергался систематическим бомбардировкам, чередующимся с приступами. 20 и 24 марта были для его защитников особенно тяжелыми. 20 марта маньчжуры смогли настолько приблизиться к городку, что установили свою батарею на расстоянии 70 саженей. Оттуда они осыпали осажденных не только пушечными ядрами, но и специальными зажигательными снарядами, прикрепленными к стрелам. Однако, несмотря на, казалось бы, безвыходное положение и бессмысленность сопротивления, русские упорно отстреливались и постоянно наносили неприятелю урон в живой силе.
24 марта после оглушительной канонады, которая продолжалась день и ночь, маньчжуры предприняли самый жестокий «навальный» приступ. Они взяли городок в кольцо, чтобы «давом его задавить». В этот день они придвинулись вплотную к надолбам и, прислонив к ним свои щиты, стаяли вести прицельный огонь по стенам и бойницам. Сюда же были стянуты арбы с зажигательными материалами, лестницы и прочее приступное оборудование. Однако бросившиеся было между надолбами по команде Тагудая маньчжуры «покололись на чеснок». Произошла заминка. Пока враги разбирались, в чем дело, казаки предприняли неожиданную вылазку, отогнали неприятеля, отбив у него 2 пушки, множество приступных снарядов и захватив несколько пленных из числа раненых. В тот день маньчжуры понесли самый значительный урон в живой силе. Всю ночь под прикрытием темноты они собирали трупы, свозили их к себе в лагерь и там, по своему обычаю, сжигали.