围攻的部队费了18天的工夫，准备自古以来攻城所需要的器具。柴束被拿来填满堑壕，云梯用来攀登城墙，从森林里砍伐巨大的树木制造四具攻城撞车，铁制撞头可以增强冲击的力量，用绳索悬挂在吊架上面，每具要用50个人来操作。高耸的木头塔楼下面装着轮子，或者垫上滚木可以移动，成为宽广的平台，到达与城墙的防壁同一高度。到了第19天的早晨，从普林尼斯廷门到梵蒂冈全面发起攻击，共有7路哥特大军带着各种器具展开攻城的行动。罗马人在城墙的防壁上面列阵，带着怀疑和焦灼的心情，倾听主将兴高采烈做出的保证。等到敌军接近堑壕，贝利萨留射出第一支箭，靠着他的力量和技巧，贯穿位于队伍最前列的蛮族首领。
赞颂和胜利的喊声沿着城墙发出巨大的回响。他拉弓射出第二支箭，百发百中的效果再度引起雷动的欢呼。罗马将领下达指示，弓箭手要瞄准成队的牛只，这些牲口立刻受到致命伤，留下拖曳的塔楼无法移动也就失去了作用，一时之间哥特国王费尽心血的计划全部被打乱。哥特人的攻城之势顿挫以后，维提吉斯假装继续进攻萨拉里亚门，为的是要转移敌人的注意。这时他的主力正在努力攻击普林尼斯廷门和哈德良的墓塔，这两个位置相距3英里：前者靠近维瓦里乌姆的双重城墙，比较低矮而且破烂不堪；后者工事坚固，但是防守的兵力薄弱。胜利和劫掠的希望激起哥特人英勇的行动，只要有一个据点弃守，就会给罗马人或罗马带来无可挽回的损失。
这个危机四伏的日子是贝利萨留一生之中最光荣的时候，在动乱和紧张的状况之下，整个攻防的计划全部了然于胸。他观察到每一瞬间的情势变化，权衡每一个行动的利害得失，及时转移兵力到最危急的位置，发出沉着而明确的命令，将处变不惊的精神灌输到全军。双方的搏斗极为惨烈，从早晨一直延续到黄昏，哥特人各个方面的进攻都被击退。所有的罗马人都可以吹嘘，说他们一个人可以打败30个蛮族，如果这样悬殊的对比是真事，那也是靠着贝利萨留的功劳。据说哥特人的酋长后来承认，这场血战他们有3万人阵亡，受伤与被杀的人数大约相等。当他们前进攻击时，过于密集的队形完全丧失秩序，敌人只要投出标枪，就会造成杀伤的效果。等到他们不支退却时，城里的群众参加追击，落在后面的敌军毫无抵抗能力，遭到杀害。贝利萨留立即打开城门出击，士兵发出欢呼的声音歌颂他的名字和胜利，敌人留下的攻城器具全都付之一炬。
这样的损失令哥特人震惊，从这一天开始，他们对罗马的围攻转变为冗长而无力的封锁。罗马将领不断进行骚扰行动，经常发生局部冲突和前哨战斗，使蛮族丧失了5000最英勇的人马。他们的骑兵对弓箭这种武器并不熟练，他们的弓箭手通常是步兵，无法配合的部队远非敌人的对手。罗马人的长矛和弓箭相互配合，无论是远距离攻击，还是近身接战，看起来真是无往不利。贝利萨留兵法的关键在于能掌握战机，无论是作战地点还是时间的选择、无论是发起突击还是鸣金收兵、无论是部队的派遣还是运用，都能得心应手，从不失误。单方面的优势使士兵和人民急着出兵决战，不愿再忍受围攻的困苦，更不畏惧战阵的危险。每个平民都自认是英雄，步兵在过去因纪律废弛而拒绝列阵，现在则渴望像罗马军团一样获得古代的荣誉。贝利萨留赞许部队的士气高涨，指责他们过于自大和傲慢，但也只能屈从于他们要求出击的呼声，私下为万一失利准备补救的办法，只有他能勇敢面对现实，料想到这种可能。
罗马人在梵蒂冈地区的作战占有优势，如果在关键时刻没有忙着在营地抢劫，就会占领米尔维亚桥，从后方对哥特的乌合之众发起包围攻击。在台伯河的另一边，贝利萨留从平西安门和萨拉里亚门出兵。罗马人在开阔的平原遭到蛮族生力军的包围，敌人前仆后继不怕牺牲，结果他的部队有4000人阵亡。步兵部队勇敢的领导者没有能力应付当前的状况，全部战死，将领的谨慎安排使退却（简直是一场溃败）获得掩护，防备森严的防壁对敌人形成威胁，得胜一方只能收兵归营。贝利萨留的名声没有因战败而受损，哥特人变得虚荣自负，罗马人的部队知道悔改和收敛，这对贝利萨留而言反而是好事。