Тяжелая осадная артиллерия османов подвергла жесточайшей бомбардировке крепостные бастионы, оборонявшиеся иоаннитами «языков» Испании, Англии и Прованса. В промежутках между обстрелами турецкие сухопутные силы нескончаемыми волнами атаковывали 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 родосским рыцарям 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 Св. Николая и колокольня родосского собора Св. 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 пали 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 «языком» Испании (в который на время осады была сведена воедино часть рыцарей Кастилии и Арагона, хотя имелись и отдельные бастионы Арагона и Кастилии), «языками» 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 ренегата Мануила Палеолога в 1480 г., море перед бастионом Итальянского «языка» окрасилось кровью убитых и раненых. Турки потеряли от 15 000 до 20 000 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 родосских рыцарей 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 св. 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 так называемый 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 предоставлялась возможность покинуть остров в 20-дневный срок, с сохранением оружия, включая все орденские знамена и пушки (которые дозволялось использовать для вооружения галер), мощей святых и священных сосудов из родосского собора Св. Иоанна и личного имущества (хотя рыцари-монахи по идее такового не должны были иметь в соответствии с приносимым ими обетом нестяжания и с Уставом их ордена). Греческим и «франкским» жителям Родоса, не являвшимся членами ордена Святого Иоанна и желавшим покинуть Родос, предоставлялась возможность сделать это в течение трех лет. Турки обещали сохранить христианские церкви непоруганными, дозволяли христианам свободно отправлять богослужение и не принуждать христиан к принятию ислама. Кроме того, султан на пять лет освободил жителей Родоса от всех налогов и податей и обещал в течение пяти 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.
После официального подписания акта о капитуляции и обмена визитами вежливости между Великим Магистром родосских рыцарей и султаном 180 уцелевших после осады иоаннитов в сопровождении 5000 жителей Родоса и греческого митрополита Клима погрузились на корабли «Санта Мария», «Санта Катарина» и «Сан Джованни», а также на 30 более мелких судов и 1 января 1523 г. отплыли на остров Кандию (Крит), принадлежавший в то время Венецианской республике.
Все острова Додеканесского архипелага, не завоеванные к этому времени турками, сдались им один за другим.
Это военное столкновение, ставшее сильнейшим испытанием боеспособности и силы духа христианских и мусульманских воинов, в общем, вылилось в кровавую мясорубку. Согласно сообщению оставшегося анонимным западного европейца, бывшего свидетелем осады, записанному 7 ноября 1522 г., турки потеряли до 50 000, а христиане — до 2000 человек убитыми.