Pierwsi pod Warszawę dotarli Litwini Pawła Sapiehy. Od 24 kwietnia miasto było bezpośrednio zagrożone przez jazdę litewską. Jej zadaniem było blokowanie dróg, którymi do miasta mogłaby być dowożona żywność dla załogi szwedzkiej. Po przybyciu kolejnych oddziałów, co nastąpiło 26 kwietnia, część wojsk litewskich przeprawiła się na lewy brzeg w celu całkowitego zablokowania stolicy. Źródła określają liczebność tych wojsk na 4 do 12 tys. wraz z czeladzią obozową. Jak było naprawdę, nie wiemy. Załoga szwedzka natomiast liczyła ok. 2500 w tym 900 rajtarów 300 dragonów i 1300 piechurów. Dowódcą garnizonu był doświadczony feldmarszałek Wittenberg. Przed końcem kwietnia Szwedzi, poza starymi fortyfikacjami, umocnili wiele budynków: klasztor dominikanów, kościół św. Ducha pałac Biskupów Krakowskich, bramę krakowską, kościoły i klasztory bernardynek i bernardynów na Krakowskim Przedmieściu oraz pałac Radziejowskiego. Te umocnione budowle miały bronić dostępu do Zamku i murów miejskich. Wittenberg nie oszczędzał również przedmieść, gdyż żeby oczyścić przedpole przed murami, rozkazał spalić Krakowskie Przedmieście, ulicę Długą, Senatorską, Freta i Mostową. Podpalono również Nowe Miasto, aby nie stanowiło ono zaplecza dla sił oblężniczych do skutecznego ataku. Z kolei atakujący zniszczyli most łączący Pragę z miastem, przez co położenie załogi szwedzkiej i mieszkańców stolicy znacznie się pogorszyło. Blokada miasta przez wojska litewskie nie była jednak na tyle szczelna aby Szwedzi nie mieli kontaktu ze światem zewnętrznym. Ściągnęli nawet w tym czasie posiłki, które bez przeszkód weszły do miasta. W połowie maja pod Warszawę przybyła w końcu piechota pod dowództwem pułkowników Grotthauzena i Butlera. 17 maja przypuszczono pierwszy szturm na mury stolicy. Wzięła w nim udział nieliczna dragonia, tłumy okolicznej szlachty, piechota litewska, kilka tysięcy chłopów z kosami i ciurów. Szwedzi jednak byli czujni i nie dali się zaskoczyć, zadając atakującym znaczne straty. Następnego dnia wzięli odwet, wysyłając wycieczkę pod dowództwem pułk. Forgela, która zdobyła dwie armaty, kilka z nich zagważdżając a kilkudziesięciu Polaków biorąc do niewoli. 30 maja stanął na Pradze Jan Kazimierz z całym dworem, jazdą koronną i piechotą. Razem ok. 4 tys. ludzi. W sumie w tym momencie pod Warszawą znajdowało się 22 – 23 tys. wojsk Rzeczpospolitej i stale ich przybywało. Tego samego dnia po przybyciu część wojsk koronnych przeszła Wisłę po moście pontonowym i rozłożyła się w Ujazdowie. Król zamieszkał w pałacu Ujazdowskim i stąd nakazał kanclerzowi koronnemu Stefanowi Korycińskiemu, żeby wysłał pismo do Wittenberga z żądaniem kapitulacji, co uczynił 2 czerwca. Szwedom proponowano honorowe warunki, jeżeli natychmiast otworzą bramy miejskie. Wittenberg odrzucił propozycję, stwierdzając, że oczekuje odsieczy od swojego monarchy.
Jan Kazimierz po uzyskanej odpowiedzi od feldmarszałka rozpoczął energiczne działania w celu uszczelnieniu blokady i przygotowaniu szturmu. Pułki hetmanów Stanisława Rewery Potockiego i Stanisława Lanckorońskiego znajdowały się najbliżej monarchy, przy pałacu Ujazdowskim. Pospolite ruszenie zajęło pozycje wzdłuż brzegu Wisły, a Litwini pozostali na Pradze. W trakcie przygotowań król przeniósł się bliżej murów miejskich, do pałacu podskarbiego koronnego Bogusława Leszczyńskiego. Wreszcie 3 czerwca Polacy otworzyli ogień z baterii ustawionej na galerii rezydencji królewskiej na Krakowskim Przedmieściu w kierunku pałacu Radziejowskiego. Miało to być przygotowanie do szturmu. Wittenberg odpowiadając na zaniepokojenie żon generałów znajdujących się w Warszawie następnego dnia urządził wycieczkę, zakładając brak czujności oblegających, która miała podnieść na duchu obrońców. Jego założenia sprawdziły się. Szwedzi wycięli śpiących żołnierzy polskich i zajęli jedną baterię. Zagwożdżono dwie baterie pozostałe starano się przewieźć za mury miejskie. Dopiero energiczna akcja Grodzickiego doprowadziła do odebrania zagarniętych dział tuż przed Bramą Poboczną. Wydarzenia te nauczyły oblegających większej ostrożności i nie dali się oni już więcej zaskoczyć w ten sposób. W nocy z 6 na 7 czerwca przemieszczono działa bliżej murów i rozpoczęli ostrzał, który trwał aż do północy dnia następnego. Nad ranem na mury ruszyło blisko 10 tys. chłopów, ciurów obozowych i pachołków chciwych łupów i z tego powodu zawsze gotowych do akcji. Na wielu odcinkach murów szturmujący odnieśli znaczące sukcesy, opanowując mury w kilku miejscach, a szczególnie na Nowym Mieście. Musieli się jednak wycofać z powodu braku posiłków. Pomimo tego zdobyty został pałac Biskupów Krakowskich na ul. Miodowej. Został on wprawdzie zaminowany przez Szwedów, ale do wybuchu nie doszło. Ponowny szturm nastąpił 11 czerwca. Nie przyniósł on również znaczących sukcesów. Stało się jasne, że bez użycia ciężkiej artylerii, po którą posłano do Zamościa, nie jest możliwe odniesienie znaczących sukcesów.
W połowie czerwca do obozu dotarła wiadomość, że książę Adolf Jan, który wraz ze swoimi oddziałami rozłożył się obozem pod Modlinem, zamierza przekroczyć Narew i przyjść oblężonej Warszawie z pomocą. spostrzeżono również, że Wittenberg rozkazał przygotowywać statki do spławu Wisłą, wyładowując je po brzegi łupami. W celu sprawdzenia tych informacji wysłano pod Modlin podjazdy ze Stefanem Czarnieckim, który powrócił z rajdu po Wielkopolsce i Pawłem Sapiehą, które stwierdziły, że siły księcia są niewielkie i nie zagrażają zgrupowaniu warszawskiemu. Aby uchronić siły litewskie znajdujące się na prawym brzegu Wisły przed nagłym i niespodziewanym atakiem rozpoczęto budowę drugiego mostu, który zlokalizowany został poniżej miasta. Do obozu doszły też informacje o przybyciu generała Duglasa wraz z nieokreślonymi siłami, które rozłożyły się obozem 4 kilometry od Adolfa Jana pod Pomiechowem. Jednak słabość sił szwedzkich i przesadzone informacje o wielkości sił Rzeczpospolitej zgromadzonych pod Warszawą, spowodowały że pozostały one bezczynne w swoich obozach. Oczekiwano na rozkazy od Karola X Gustawa, zdając sobie sprawę z krytycznej sytuacji załogi warszawskiej.
Tymczasem zniecierpliwiony przedłużającym się oblężeniem Jan Kazimierz 26 czerwca ponownie wezwał Wittenberga do poddania miasta. Feldmarszałek odmówił poddania Warszawy, zresztą zgodnie z przewidywaniami, stwierdzając że istnieje jeszcze możliwość obrony i nadzieja odsieczy. 27 czerwca przybyły w końcu długo oczekiwane działa z Zamościa wraz z 27 wozami amunicji, a także piechota. Rozpoczęto przygotowania do generalnego szturmu. Natychmiast przystąpiono do ustawiania dział na wprost Bramy Nowomiejskiej, wału miejskiego i pałacu Radziejowskiego. Gdy zakończono ustawianie baterii, na znak dany przez generała artylerii Grodzickiego rozpoczął się ostrzał miasta. Po nim na mury znów ruszyły masy zbrojne w kosy i piki, wspomagane przez piechotę Grotthauza. Główny atak przypuszczono na Bramę Nowomiejską, ale pomimo poświęcenia i wysiłku atakujących nie powiódł się on. Ciężkie walki toczyły się również w okolicach kościoła św. Ducha, gdzie Litwini odważnie wdzierali się na wały. Widząc grozę sytuacji Wittenberg, chcąc zyskać na czasie, zwrócił się z prośbą o możliwość porozumienia z własnym królem. Oczywiście prośbę tą odrzucono, domagając się natychmiastowego poddania miasta. Jednocześnie nie zaprzestano ostrzału Warszawy, kierując bardzo silny ogień na pałac Radziejowskiego, zachodni wał miejski i Bramę Nowomiejską. W wyniku tych działań dokonano wyłomu w pałacu eks – podkanclerzego co spowodowało przygotowania do kolejnego szturmu. Od rana 29 czerwca na wyznaczonych stanowiskach zaczęły gromadzić się oddziały chłopów i obozowej hołoty, które oddano pod komendę towarzyszy jazdy pancernej. Gromadzono broń, drabiny, bosaki i inne konieczne do szturmu przybory. Nie zaprzestano ostrzału stolicy. Pół godziny po północy kilkanaście tysięcy ciurów, chłopów i czeladzi ruszyło na mury. Przypuszczono atak na Bramę Nowomiejską, który został odparty i na pałac Radziejowskiego. Uciekający Szwedzi schronili się do klasztoru bernardynów. Cały czas obrońcy bronili się przy Bramie Nowomiejskiej, gdzie nacierała już zaciężna piechota Grotthauza. Dopiero zdobycie szańców przy kościeli św. Ducha i wycięcie drewnianej palisady otaczającej kościół, spowodowało że Szwedzi zaczęli się wycofywać. Pomimo dalszych wyłomów w murach szturm przerwano z powodu zapadających ciemności. Udało się przerwać walkę tylko dzięki obawie przed podłożonymi przez Szwedów minami, ponieważ dowódcy nie byli w stanie zapanować nad masami atakujących. Po tym szturmie sytuacja obrońców szwedzkich jeszcze bardziej pogorszyła się. Wittneberg, pod wpływem nalegań dam przebywających w mieście, Oxenstierny i oficerów, zgodził się na rozpoczęcie rokowań. 30 czerwca o godz. 9 wysłał on trębacza do Jana Kazimierza z pismem o zawieszenie broni na dwie godziny, celem rozpoczęcia układów. Wkrótce na rozmowy z kanclerzem koronnym Korycińskim przybyli dwaj przedstawiciele obrońców: Wawrzyniec Canthersten i pułk. Jerzy Forgell. Pertraktacje odbywały się w pałacu zmarłego kanclerza Jerzego Ossolińskiego. Szwedzi liczyli na dalsze przedłużanie rozmów, stawiając mocno wygórowane warunki. Chodziło im raczej o przedłużanie rozmów spodziewając się rychłej odsieczy Adolfa Jana. Strona polska stała na stanowisku bezwarunkowej kapitulacji. Rokowania nie posuwały się naprzód, mimo że obaj wysłannicy trzykrotnie przyjeżdżali do Jana Kazimierza. Ochotnicy rządni łupów przeciwni byli wszelkim rokowaniom. Nie opuszczali oni szańców przez całą noc z 30 czerwca na 1 lipca. Jan Kazimierz sam będąc zniecierpliwiony sytuacją nie mógł lekceważyć postawy atakujących. Rozkazał komisarzom wystosować pismo do Wittenberga, aby ten dał ostateczną odpowiedź w sprawie poddania miasta do 1 lipca rano do godz. 7. Po upływie ustalonego terminu, gdy nikt nie przybył z oblężonego miasta, król rozkazał Grodzickiemu rozpoczęcie ostrzału miasta i przygotowanie szturmu na mury. Z chwilą, gdy sie on zaczął, los załogi był przesądzony. Żądne łupów oddziały złożone z chłopów, czeladzi i elementu luźnego z wielką gwałtownością atakowały ostatnie budynki znajdujące się w rekach szwedzkich. Atakujących wspomagała piechota pod komendą Grotthauza, regiment gwardii pieszej Butlera i Grodzickiego. Po zdobyciu klasztoru mniszek ruszono w kierunku Bramy Krakowskiej, gdzie przy kolumnie Zygmunta III doszło do krwawej walki z wycofującymi sie Szwedami. Część z obrońców nie widząc sensu dalszej walki złożyła broń, w ten sposób ratując życie. Wówczas dopiero feldmarszałek miał krzyczeć do trębacza z okien Zamku, że przyjmuje wszystkie postawione mu warunki i poddaje miasto. Natychmiast wysłano emisariuszy do pałacu Ossolińskich, którymi byli Adam Weyher i Jerzy Forgrll, w celu podpisania aktu poddania. Wraz z przybyciem emisariuszy król nakazał przerwanie ataku, ponieważ obawiał się, że dalsze jego przeciąganie może doprowadzić do zguby nie tylko załogi szwedzkiej ale i mieszkańców miasta. Przywieziony przez emisariuszy akt poddania miasta zawierał podpisy Wittenberga, Oxenstierny, Weyhera, Erskeina, Cantherstena i Forgella. Warunki ujęto w następujących punktach:
-
Wittenberg, Oxenstierna, Erskien i pozostali oficerowie i urzędnicy opuszczą miasto bezpiecznie. Również załoga opuści miasto bezpiecznie eskortowana przez Polaków do Torunia z zastrzeżeniem, że prawo takie mają tylko rodowici Szwedzi i Finowie. Natomiast poddani Jana Kazimierza, czyli Kurlandczycy, Inflandczycy i Prusacy, którzy dotąd byli w mieście lub w służbie szwedzkiej pozostaną na łasce króla polskiego. Cudzoziemcy mogą pozostać w służbie szwedzkiej lub przejść pod znaki Rzeczpospolitej.
-
Po podpisaniu kapitulacji załoga następnego dnia ma opuścić stolicę. Oficerowie pozostaną w mieście jeszcze przez trzy dni.
-
Szwedzka załoga zostanie odprowadzona drogą wodną lub lądową do Torunia przez dwustu jeźdźców, którym Wittenberg obiecał wolny powrót.
-
Wszystkie działa pozostaną w Warszawie.
-
Chorzy i ranni zostaną odprawieni drogą wodna do Torunia. Ciężko chorzy pozostaną w mieście do czasu wyzdrowienia, a następnie udadzą sie do obozu szwedzkiego.
-
Zezwolono na wywiezienie zwłok, lecz z zastrzeżeniem by tym sposobem nie wywożono innych zabronionych rzeczy.
-
Szwedzi mogli wywieźć tylko te rzeczy, które były ich własnością od dawna. Wszelkie łupy miały zostać w mieście.
-
Szwedzkie kobiety wraz z dziećmi miały opuścić miasto pod eskortą. Wszyscy zakładnicy mieli zostać przez Szwedów uwolnieni.
-
Koniuszemu litewskiemu Bogusławowi Radziwiłłowi, jako zdrajcy nadal pozostającemu w służbie Karola X Gustawa, „odmówiono wszystkiego”.
-
Miały być zwrócone zrabowane archiwum koronne i zbiory biblioteki królewskiej.
-
Wszelkie długi zaciągnięte przez Szwedów podczas pobytu w Warszawie miały zostać spłacone.
-
Zabroniono załodze szwedzkiej dopuszczenia się podstępów. W szczególności obawiano się detonacji min ewentualnie podłożonych przez przegranych.
-
Wypuszczeni Szwedzi nie podniosą oręża przeciwko Rzeczpospolitej przez okres 4 miesięcy, co miał zaręczyć Wittenberg i pozostali oficerowie.
-
Wszystkie artykuły powinny zostać zaprzysiężone co stanowiło podstawę swobodnego opuszczenia miasta przez załogę szwedzką.
Negocjacje przebiegały pod stałą presją kilkutysięcznej masy ochotników, którzy siłą powstrzymywani byli przed kontynuowaniem walki. W końcu warunki zostały zaprzysiężone a załoga szwedzka opuściła miasto.