Анна Иоанновна согласилась с мнением фельдмаршала. В Малороссию к князю Борятинскому были отправлены указы о посылке в Очаков плотников, каменщиков, других работников и различных материалов, а если кого и чего в Украине не достает, то разрешалось брать из ближайших губерний. Были отправлены указы в Киев и Брянск о поиске по Днепру и Десне готовых бревен и досок и немедленной их сплавке к Очакову.
5 июля Миних двинулся вверх по Бугу, оставив в Очакове двухтысячный гарнизон. Отойдя 60 км от Очакова, Миних остановился в ожидании подхода турецкой армии.
Лишь 16 июля головной отряд Брянской флотилии, состоявший из 17 дубель-шлюпок и 70 больших лодок, пришел в Очаков. На судах находилось много боеприпасов, продовольствия и строительных материалов.
Турецкая армия так и не подошла к Очакову, и Миних с основными силами в середине августа начал отход на Украину. Фельдмаршал разделил армию на несколько корпусов, но переправа их через Днепр планировалась в одном месте — по мосту у Переволочной. Там корпуса разделились, и каждый полк пошел своим путем на зимние квартиры. Фельдмаршал избрал для своей главной квартиры Полтаву.
В ходе похода Миниха в 1737 г. русская армия потеряла 11 тысяч человек регулярного войска и 5 тысяч казаков. Почти вдвое больше погибло солдат интендантской службы и крестьян, сопровождавших подводы. И на этот раз большая часть потерь личного состава пришлась не на боевые потери, а на болезни. Велики были потери в лошадях и волах. Одна артиллерия потеряла более 15 тысяч пар волов. Из-за нехватки лошадей и волов всю осадную и большую часть полевой артиллерии Миних вынужден был оставить в Очакове. Везти же пушки на судах против течения Днепра через пороги было нереально.
Миних оставил в Очакове генерала Штофельна с гарнизоном в 8000 человек. Кроме того, у Очакова стояли корабли Брянской (Днепровской) флотилии. Штофельн энергично восстанавливал укрепления Очакова. Изнурительная работа, плохая пища, испарения более 40 тысяч трупов людей и скота вокруг крепости вызвали большую смертность от болезней. К октябрю умерло и заболело около 3 тысяч человек.
6 октября 1737 г. впервые у Очакова появились турецкие корабли, но, заметив движение на судах Брянской флотилии, через два часа ушли в море.
В октябре конный отряд неприятеля атаковал новый русский редут, расположенный вблизи лимана. Наконец 15 октября турки с суши обложили Очаков. Неприятельская армия состояла из 20 тысяч турок и 30 тысяч татар. Командовали ею Иентш-Али-паша и крымский хан Бегли Гирей.
17 октября 6 тысяч янычар пошли на приступ. Турки понесли большие потери от артиллерийского и ружейного огня. Дело решила контратака гарнизона. Турки были отброшены от крепости и потеряли свыше двух тысяч человек.
18 октября впервые заговорила турецкая осадная артиллерия, в составе которой были 18- и 24-фунтовые пушки.
В ночь с 19 на 20 октября осажденные сделали вылазку и захватили турецкий редут. Было убито 150 турок и заклепано 6 осадных орудий.
25 октября турки отправились на новый штурм. Как только рассвело, 6 тысяч турок с яростью бросились штурмовать редуты, устроенные у моря. После часового сражения они овладели ретраншементом, захватили редуты и проникли до Каланчи. Но успех был непродолжителен. Штофельн отправил из города тысячу человек под командованием бригадира Братке, которые и отбили турок со всех сторон. Их выгнали из ретраншемента и из редутов и преследовали вплоть до их лагеря. Смятение в турецкой армии было общее.
Часть турок бросилась бежать. Лишь применив оружие, турецким офицерам удалось восстановить порядок. Этот штурм стоил неприятелю до двух тысяч человек. У осажденных оказалось убитыми только 150 человек, и потеря была бы еще меньше, если бы тридцать человек сгоряча не вздумали, прогнав неприятеля, еще преследовать его, несмотря на запрещение офицеров. Как только турки несколько опомнились, они сейчас же всех перебили.