В то время как рождалось будущее графство Эдесское (март 1098 г.), остальные крестоносцы осаждали Антиохию. Осада огромного сирийского города началась 20 октября 1097 г. и продлилась до 3 июня 1098 г. Хотя разлад в среде мусульманских вождей этого региона и облегчил крестоносцам задачу, они столкнулись с необыкновенно мощными укреплениями: осада была очень сложной уже из-за одной протяженности крепостных стен. Несмотря на то, что Раймунд Сен-Жилльский предложил предпринять штурм в первые же дни, туркам хватило времени опомниться. Их рейды, прикрывавшие обозы с продовольствием для поддержания города, постоянно тревожили крестоносцев и мешали сообщению с булонской и византийской (состоявшей из английских судов под командованием последнего англо-саксонского короля Эдгара Этелинга, поступившего на службу к Василевсу) эскадрами, которые стояли в портах Сан-Симеона и Лаодикеи. В одной из таких вылазок турки, напавшие на Раймунда и Боэмунда, которые направлялись к Сан-Симеону, потерпели поражение (6 марта 1098 г.). Но в христианском лагере по-прежнему царил голод, так как турки не прекращали препятствовать подвозу продовольствия. Одна колонна, вверенная Боэмунду и Роберту Фландрскому, направилась в поисках фуража в среднюю долину Оронта: там крестоносцы наткнулись на турецко-арабскую армию, двигавшуюся из Хомса и Дамаска на помощь Антиохии. Боэмунд и Роберт одержали победу и помешали снятию осады, но в лагерь вернулись с пустыми руками (31 декабря 1097 г.). В условиях усилившегося голода, когда одни крестоносцы гибли, другие (как Петр Отшельник) дезертировали, Боэмунд спровоцировал уход византийского командира Татикия, присутствие которого мешало его планам в отношении Антиохии. Тогда мусульмане из Алеппо решились атаковать ослабленную армию: но, несмотря на численное превосходство нападавших, битва закончилась для них таким разгромом, что в бегстве они оставили франкам крепость Харим (9 февраля 1098 г.). Антиохийцы, сделав вылазку, не смогли соединиться с алеппской армией, а постройка крестоносцами многочисленных фортов затруднила поставку продовольствия в город, который снабжали даже христианские крестьяне этой области.
В конце концов, Боэмунд завязал отношения с отступником — армянином из города, который пообещал сдать ему крепостную башню. Норманн продолжил переговоры только после того, как заставил всех баронов уступить ему Антиохийскую сеньорию: эта договоренность становилась недействительной только в случае оказания помощи крестоносцам Алексеем Комниным. Один Раймунд Сен-Жилльский, который хотел оставить город себе, отказался от сделки. Боэмунд, не обратив на него внимание, добился сдачи башни, и весь город попал в руки франков, за исключением цитадели, которая находилась на самом высоком участке крепостной стены (а не в центре, как франкские донжоны; таким образом, цитадель сохранила сообщение с внешним миром). В этот момент «Карборан» (Курбука или Кербога, правитель Мосула), подошел с огромной армией, которая в течение месяца напрасно осаждала Эдессу; крестоносцы едва успели укрепиться в городе. 5 июня началась вторая осада Антиохии, но теперь уже воины огромной мусульманской коалиции, превосходившие числом своих противников, установили полную блокаду. Тем не менее несколько крестоносцев смогли бежать из окружения: Этьен Блуасский и Гильом Меленский присоединились в Анатолии к византийской армии, которая шла на помощь латинянам, а после их ложных заверений повернула обратно к Алексею Комнину. Осада продолжалась, голод царил в городе, которому грозила опасность как снаружи, так и со стороны цитадели, откуда турки делали вылазки в глубь антиохийских улочек.