По сравнению с осадой 1480 г. турки изменили свою тактику. Теперь их главные удары были направлены на орденские укрепления не со стороны моря, значительно усиленные родосскими рыцарями за прошедшие со времен прежней осады десятилетия, а со стороны суши. Со стороны моря османы ограничились блокадой обоих орденских портов силами своего гигантского флота.
Турецкая тяжелая осадная артиллерия подвергла жесточайшей бомбардировке крепостные бастионы, оборонявшиеся иоаннитами «языков» Испании, Англии и Прованса. В промежутках между обстрелами турецкие сухопутные силы нескончаемыми волнами атаковал город. Но рыцарям Родоса удавалось отбивать один турецкий приступ за другим. Турки несли огромные потери от смертоносного артиллерийского и аркебузного огня защитников города и в рукопашных боях с гарнизоном Родоса, совершавшим постоянные вылазки. Турецкое войско, славившееся до сих пор своей высокой боеспособностью и образцовой воинской дисциплиной, стало проявлять первые признаки упадка боевого духа и разложения.
С учетом сложившегося положения, первый Визирь, Пири Мехмет Паша, отправил султану донесение об обстановке с настоятельной просьбой ускорить свое личное прибытие в лагерь осаждающих. 28 июля Сулейман высадился на острове во главе дополнительного стотысячного турецкого контингента, что подняло боевой дух турецкого воинства. Бои шли днем и ночью, обе стороны сражались, проявляя чудеса воинской доблести. В ходе второй осады Родоса важнейшую роль играли артиллерия и минные работы. Турки постоянно рыли подкопы с целью проникновения в осажденный город или же подрыва стен, расчистив тем самым путь в город колоннам штурмующих. Однако иоаннитам почти во всех случаях удавалось при помощи контрмин срывать турецкие попытки.
Генеральный штурм турками бастиона, оборонявшегося Английским «языком», вылился в форменное избиение османов, потерявших за один день более 2000 человек только убитыми. Наряду с атаками сухопутных сил, турки продолжали артиллерийский обстрел орденской столицы. Турецкой артиллерией были разрушены башня Святого Николая и колокольня родосского собора Святого Иоанна. При второй попытке штурмом овладеть бастионом Английского «языка» турки потеряли еще 3000 человек. Тем временем стены участка, оборонявшегося Итальянским «языком», были обращены огнем пушек Пири Паши в бесформенную груду камней.
Чем дольше длилась осада, тем больше осажденные страдали от недостатка продовольствия и, в еще большей степени, от недостатка боеприпасов. Горожане, а в особенности – укрывшееся за городскими стенами местное население совсем пало духом. В начале сентября в лагерь Сулеймана Кануни неожиданно явилась депутация жителей Нисироса и Тилоса, передавших туркам ключи от своих крепостей.
Воодушевленные этим успехом, турки 24 сентября пошли на штурм бастионов, оборонявшихся «языками» Испании (в который на время осады была сведена воедино часть рыцарей Кастилии и Арагона, хотя имелись и отдельные бастионы Арагона и Кастилии), Англии, Прованса и Италии. Один приступ следовал за другим. Бастион испанского «языка» за один день дважды переходил из рук в руки. Рыцари Родоса овладели 40 турецкими штандартами. Вокруг бастиона громоздились горы трупов. Как и при осаде Родоса войском регената Мануила Палеолога в 1480 г.., море перед бастионом итальянского «языка» окрасилось кровью убитых и раненых. Турки потеряли от пятнадцати до двадцати тысяч человек, а христиане – всего 200 человек убитыми и около 500 ранеными. В отражении этого приступа принимали участие не только иоанниты и наемники, но и все жители города – вплоть до женщин, детей и стариков. И приступ, наконец, был отражен.
Эта неудача настолько потрясла султана, что он стал помышлять о снятии осады и отплытии с Родоса. Но сообщение перебежчика-арнаута (так тогда называли албанцев) о тяжелом положении осажденных и измена Великого канцлера родосских рыцарей – Андре д’Амараля – заставили падишаха османлисов изменить свои планы. И тот, и другой, подтвердили огромный недостаток, испытываемый защитниками Родоса в съестных припасах, военных материалах, но самое главное – в живой силе.
Укрепления иоаннитов были превращены в груды развалин, и не хватало рук для проведения восстановительных работ. Хотя, по приказанию Великого Магистра, гарнизон Родоса был усилен за счет переброски части гарнизонов других крепостей, расположенных на о. Родос и Кос и даже из малоазиатского Бодрума, живая сила катастрофически таяла. 27 октября открылась измена Великого канцлера д’Амараля. Был схвачен его слуга Диас (или Диец), пускавший в турецкий лагерь стрелы с привязанными к ним записками, содержавшими сообщения его господина туркам о положении в осажденном городе. На допросе «с пристрастием» выяснилось, что изменник намеревался 1 ноября, в День Всех Святых, открыть туркам тайную дверцу в стене и впустить их в город. Именно проникнув в подобную дверцу, турки в 1453 г. овладели Константинополем. 5 ноября предатели д’Амараль и Диас были казнены. Их изрешетили стрелами, на манер Святого Себастиана.
В конце ноября турки вновь пошли на штурм бастионов «лангов» Испании и Италии. И снова приступ удалось отразить. На стенах и под стенами остались лежать 3000 турецких трупов.
Хотя положение защитников Родоса все больше осложнялось, не многим лучше было и положение осаждающих. Осада длилась уже более четырех месяцев. Ряды турецкой армии редели, да и воины, остававшиеся в строю, были крайне изнурены. Приближалась зима, ощущалась нехватка съестных припасов, да и вести, поступавшие с Запада, были неутешительными для турок. Намечалось заключение договоренности между Императором Карлом V и папой с целью оказания помощи рыцарям Родоса.
И тогда турки решили пойти на хитрость. Они, в обход орденского руководства, обратились напрямую к жителям Родоса. Зная о падении духа населения вследствие голода, болезней, непрерывной канонады и страха смерти, турки осыпали город градом стрел с записками, в которых призывали жителей сдать город, обещая им в этом случае жизнь, мир, свободу, возможность беспрепятственного отправления культа и т.д. В случае отказа они угрожали родосцам всеми ужасами штурма, резни, грабежей и поголовной продажи всех уцелевших жителей в рабство.
Поначалу рыцари Родоса не желали и думать о капитуляции. Но под давлением греческого населения, направившего к Филиппу Вилье де л’Иль-Адану депутацию во главе с православным Митрополитом Родоса Климом (Климисом), иоанниты были вынуждены вступить с османами в переговоры. Было объявлено трехдневное перемирие (с 11 по 13 декабря), но родосцы требовали гарантий, что им будет сохранена жизнь. Разъяренный их дерзостью султан приказал возобновить бомбардировку и штурм города. 17 декабря туркам удалось захватить бастион испанского «языка». Штурм шел, не прекращаясь, три дня подряд. Турки захватили весь т.н. Внешний Город. Остатки гарнизона отчаянно защищались в полуразрушенной турецкой артиллерией внутренней цитадели, но их силы были уже на исходе. Родосу угрожал окончательный захват турками, что означало бы поголовную резню и обращение в рабство всех уцелевших.
22 декабря осажденные направили в лагерь султана Сулеймана депутацию, состоявшую из «латинян» и греков, объявившую о согласии принять предложенные турками условия капитуляции. Согласно этим условиям, иоаннитам предоставлялся двенадцатидневный срок на то, чтобы покинуть остров, с сохранением оружия, включая все орденские знамена и пушки (которые дозволялось использовать для вооружения галер), мощей святых и священных сосудов из родосского собора Святого Иоанна, и личного имущества (хотя рыцари-монахи, по идее, такового не должны были иметь, по Уставу их Ордена). Греческим и «франкским» жителям Родоса, не являвшимся членами Ордена Святого Иоанна и желавшим покинуть Родос, предоставлялась возможность сделать это в течение 3 лет. Турки обещали сохранить христианские церкви непоруганными, дозволяли христианам свободно отправлять богослужение и не принуждать христиан к принятию ислама. Кроме того, султан на 5 лет освободил жителей Родоса от всех налогов и податей и обещал в течение 5 лет не забирать христианских мальчиков в янычары, а девочек – в турецкие гаремы. Но, несмотря на заключение мирного договора, дело не обошлось без грабежей и насилий со стороны вошедших в город турок.