Однако оказалось, что это был лишь первый этап битвы. Флоты встали на якорь вне досягаемости от орудий противника и ждали целых 10 дней. Затем, когда 19 февраля поднялся сильный северный ветер, турки снова атаковали врага. Шло сражение, ветер все усиливался. Начался шторм. Море забурлило. И уже невозможно было осуществлять близкие маневры. Венецианцы отчаянно сражались, чтобы попасть на наветренную сторону, однако их постепенно сместили в узкий пролив у стен порта. При такой погоде вход в порт, по крайней мере для крупных галеасов, был закрыт. Они могли только встать на рейде, а турки не переставали вести обстрел продольным огнем. Это была катастрофа. Венеция понесла огромные потери, Турция — относительно небольшие. Генерал-капитан созвал военный совет, но итог был, в сущности, очевиден. Венеция не имела достаточного количества людей, чтобы удержать крепость; оборонительные сооружения находились в плачевном состоянии; казна пустовала; продовольствия почти не осталось. Задолго до того, как Венеция смогла бы получить помощь, турки бы снова атаковали. А это означало, что последствия были бы катастрофическими. Лишь командующий сухопутными войсками, барон фон Штейнау, верил, что еще можно удержать Хиос, но его предложение отвергли. Как сказано в одном письме, написанном в то время, генерал-капитан плакал, как ребенок; его дух был совершенно сломлен, и он мог лишь повторять слова: «Поступайте, как знаете: все в ваших руках!»
Таким образом остров Хиос потеряли менее чем через 6 месяцев после его взятия. В ночь на 20 февраля всю артиллерию и боеприпасы, которые можно было вывезти, погрузили на корабли, укрепления уничтожили или демонтировали — если это вообще того стоило. А на утро, 21 февраля, флот покинул порт, чтобы избежать мести турок. Подавляющей части знатных католических семейств острова даровали новые владения в Морее, чтобы компенсировать то, что они оставили на Хиосе. Однако судьба и тут не сжалилась над Венецией: едва последнее судно обогнуло дамбу, как самый важный из оставшихся кораблей Дзено, «Abbondanza Richezza», перевозивший оружие и амуницию, сел на мель. Все попытки освободить судно не увенчались успехом, и его пришлось оставить вместе с нетронутым грузом на борту.
Венецианцы, совсем недавно праздновавшие взятие Хиоса, узнав о том, что остров потерян, скорее пришли в ярость, нежели опечалились. Капитаны кораблей один за другим обвиняли генерал-капитана в нерешительности, робости, непредусмотрительности, отсутствии инициативы и других лидерских качеств. Сенат потребовал немедленно начать расследование, а несчастного Дзено, двух его проведиторов и нескольких старших офицеров доставили в Венецию в кандалах. Сам Дзено скончался в тюрьме 6 июля 1697 года, когда расследование еще не окончилось, и это несмотря на то, что ранее Дзено написал в свою защиту длинную речь. Потом правительство Венеции опубликовало ее. Тот жест рассматривали как оправдание обвиняемого; однако официальные результаты расследования так никогда и не объявили.