拜占庭的君主君士坦丁十三立刻觉察到了这种危险。尽管在默罕默德二世的口中洋溢着和平之词，但他还是怀着惴惴不安的心情向意大利、教皇、威尼斯、热那亚派去一个一个的使节，请他们派来大战船和援兵。然而罗马教皇犹豫不决，威尼斯也同样如此。因为东正教和天主教之间那种古老的宗教信仰裂痕至今依然存在。希腊东正教憎恨罗马天主教。希腊东正教的牧首拒绝承认罗马教皇是最高首领。由于面临奥斯曼人攻城的危险，在佛罗伦萨和斐拉拉的两次宗教会议上早已决定将两个教会重新统一，并保证支持拜占庭反对奥斯曼人的斗争，以此作为统一的条件。但是当拜占庭面临的危险不再如此危机之时，东正教的一些教会又都拒绝使条约生效。一直到默罕默德二世成为新的苏丹，危急的形势使东正教会放弃了自己的固执：拜占庭一方面向罗马送去自己顺从的消息，同时请求紧急支援。于是，一艘艘大战船开始配备起弹药和士兵。不过，罗马教皇的使节先乘着一艘帆船来到，他要隆重地完成西方两个教会和解的事宜，并且向世界宣布：
谁进攻拜占庭就是向整个基督教世界挑战。
所有准备战争的强权统冶者都是一样，当他们的战备工作还没有进行的时候。总是竭力散布和平论调。默罕默德二世也是如此。他在自己继承王位时接见了君士坦丁皇帝的使团，向他们说尽了友好和让人宽心的话。他曾郑重其事地向真主、天使们和古兰经公开发誓：他要忠实地信守让拜占庭皇帝签订的一切条约。但与此同时，这个处心积虑的征服者却又和匈牙利和塞尔维亚达成了一项为期三年的中立协定—奥斯曼土耳其要在这三年时间内不受干扰的情况下攻占拜占庭。默罕默德要在信誓旦旦地做出足够的和平许诺以后，才会在适当的时机挑起战争。
现在拜占庭唯一的依靠和力量也是只剩下坚固的城墙了，昔日的拜占庭帝国曾横跨几个大洲，然而，这样一个伟大的光辉时代留给今天拜占庭的遗产，仅仅是它的城墙而已。这座呈三角形的城市底部有着三道防线，在它的两条斜边是比较低矮却十分坚固的石头围墙。而对着的另一面则是一座巨大的壁垒型的城墙，即狄奥多西城墙。在它之前，君士坦丁就预料到拜占庭未来的危险，所以用大方石把城墙围了一圈，在他以后查士丁尼又把城墙进行了加固和扩建，但是真正建立起主体防御作用的则是狄奥多西二世。他建造了七公里长的城墙。
这座气势雄伟的城墙，有着凹形的眼口和雉堞，前面有护城壕，还有方石垒起的坚固望楼守卫着。一千多年来，历代皇帝都要把它加固和重修，因此它也就成了不可攻克的标志。这些用石块筑成的壁垒在以前曾嘲弄过蛮族部落蜂拥而至的拼命冲击和奥斯曼人的人海战术，现在它也能同样嘲弄那些迄今发明的一切战争工具。
现在，默罕默德比任何人都更加了解这座城墙。几个月以来，或者说几年以来，他夜夜都在思考着：怎样才能摧毁这座不可攻克的城墙。在他的桌子上堆放着各种图样、量尺、敌方工事的草图。他很清楚城墙内外的每一处小丘、每一块洼地、每一条水流，他的工程师们同他一样把每一个细节都考虑得十分周详，但令人失望的是，他们所有人计算结果都是一样：无论如何使用现有的臼炮都无法摧毁这座狄奥多西城墙。
面对如此坚固的城墙，必须制造更大的火炮。而且火炮炮筒更长、射程更远、威力要更大的。还得用更坚硬的石头制造更有攻坚力和摧毁力的弹头，除此之外没有任何别的办法。默罕默德表示要不惜一切代价制造出这种新的进攻武器。所以，宣战之后不久，就有一个男子来到苏丹面前。他是当时世界上经验最丰富和最富于创造性的铸炮能手。他是一个匈牙利人，虽然他是一名基督徒，并且前不久还刚刚为君士坦丁皇帝效过力，但是他希望能在默罕默德手下为自己的技艺获得更高的报酬和更有独创的使命。于是他禀告说，如果苏丹能向他提供无限的经费，那么他就能铸造出一种至今世上无与伦比的最大火炮。
就像任何一个被专一的念头迷住了心窍的人一样，穆罕默德已不再计较钱的代价，他立刻答应给他工人，同时派出成千辆的车子，把矿砂运到亚得里亚堡。整个1452年秋天，乌尔班都在阿德里安堡督造这个空前的巨炮。奥斯曼帝国为这位工程师提供了一切他所需要的原料。
在铸炮工人夜以继日的努力下，一个采用秘密的淬火方法制成的粘土模坯已准备就绪，只等着用火红的铁水进行浇铸了。这道激动人心的工序也获得了成功。火炮已经造好了，从模具里脱坯而出并且进行了冷却的巨炮简直是迄今世界上最大的火炮。这个非凡的怪兽称作—乌尔班大炮（有时也被称作“土耳其巨炮”或“达达尼尔大炮”）。该炮长达17英尺，重17吨，炮筒厚达8英寸，口径则高达30英寸，足以容纳一位成年人，所用的花岗岩炮弹重达约680公斤。在那个时代是威力最大的火器。1452年一月，苏丹下令在皇宫外进行了第一次试射。在进行第一次试射以前，苏丹先派出人走遍全城提醒那些怀孕的妇女当心。大炮置于宫门之外，装填炮弹很费时间但还算顺利，随着一声地动山摇的轰鸣，炮弹投入到1英里外足足6尺深的泥地。乌尔班兑现了他的诺言，而苏丹也终于有了令他成就功业的利器。默罕默德立刻下令将这种特大尺寸的大炮装备全体炮兵。
而此时时，如何将巨炮运往140英里外的君士坦丁堡则成了穆罕默德最大的挑战。好在他手中掌有巨大的资源，苏丹动用了400人以及60头牛作为搬运队。巨炮的进程极其缓慢，每天只能前进不到3英里。同时还得有一队工兵负责在前架桥开路。
直到几个星期后巨炮才运到君士坦丁堡，在此之前工兵已经做好了火炮发射的场地准备，并且在据城墙250码开外修筑了一系列火炮工事。
苏丹沿着拜占庭城墙的薄弱地点布置了十几个个炮兵阵地。乌尔班巨炮布置在苏丹帐篷前的显要位置。炮兵阵地通常布置一门主炮，同时周围环绕着大量小口径火炮作为辅助，奥斯曼士兵把它们称作“巨熊周围的幼兽”。它们能发射200至1500磅的炮弹。虽然默罕默德二世拥有极为庞大的火炮阵容，但实际上他很可能只拥有69门大炮，不过这在当时也算是一支惊人的炮兵力量了。
攻城开始默罕默德二世一身豪华壮丽的戎装，骑着马走在部队的最前面，他要在吕卡斯隘口前驻扎起帐营。但是，在他让人在升起帅旗之前先让人在地上铺好祈祷用的地毯。他跣足而上跪拜在地，面向麦加磕了三个头。在他身后成千上万的部下和他一起朝着一个方向磕头，用同样的节奏向真主祷告，祈求真主赐予他们力量。然后苏丹才站起身来，让他的那些“传令兵”，急急忙忙走遍整个营地，一边敲着鼓吹着军号，宣告围攻拜占庭城的战斗已经开始。
这时历史上第一次炮兵协同齐射开始了。这时的君士坦丁堡战场，恐怕是战争史上体验火药威力最直观和震撼的地点。炮击开始之际，天翻地覆，地动山摇，这是当时欧洲人从未领教过的。石弹发出致命的呼啸，将君士坦丁堡巨大的石墙砸得粉碎，给附近军民带来绝望和死亡。对城墙薄弱地点的选择性射击起到了良好的效果。有时炮弹摧毁了整段的城墙，有时候是城墙的一部分，有时是一座塔楼—没有哪座城墙足够坚固，可以抵挡这样激烈的攻击。世界围城战的景观从此改变—炮弹所经之处，无不分崩离析，守城者目睹此景，惊惶不知所措。
一些重型炮弹穿越城墙，击毁了民居、教堂，一些坠入到市区中的果园。据说在方圆两百里的地界内都能感受到强烈的震动。
炮击对守军心理上的打击甚至更为剧烈和有效。强烈的炮击烟尘和震动，使得经验丰富的拜占庭骑士和意大利佣兵感到惊慌。对平民百姓来说，这更像是世界末日的来临。到处都是奔跑的人群，妇女晕倒在街上，无助的市民只能聚集在教堂，期盼上帝的拯救。
机智的拜占庭守军运用了各种方法来减轻炮击的破坏。他们用泥浆和砖灰即时加固、修补受损的城墙，或者用羊毛等其他软物装填的袋子，甚至挂毯去填充塌陷的地段。守军也试图用一些火炮击毁敌人的炮兵阵地，然而他们急缺发射所需的硝石，并且奥斯曼的火炮防护严密。更为糟糕的是，城墙和塔楼并不适合当作火炮的发射平台，因为火炮发射的后坐力及震动，对城墙的破坏甚至超过了敌军的炮火。
然而无论如何，守军此刻凄凉的处境，说明了君士坦丁堡城墙在围城战中的辉煌时代已经成为历史。
但守城部队并没有放弃。随着苏丹将士的伤亡不断增大，默罕默德开始感到焦躁。他决定集中炮火轰开进攻城墙，以便快速解决战斗。
然而，巨炮的操作极费力。乌尔班大炮一天最多只能发射7次并且火炮时常出现故障。春季的雨水也使大炮在后坐力下经常从炮架上滑落至泥浆中。大炮还容易出现炸膛事故。对乌尔班巨炮而言，每一次发射都是考验，开火时巨大的热量和冲击力使得并不纯净的金属炮管出现的细小但是危险的裂缝，以至于每次发射后炮兵都不得不用热油浸湿炮身从而避免冷空气扩大这些裂痕。
然而这项权宜之计最终还是失败了。4月20日，乌尔班巨炮发生爆炸，在场指导的乌尔班当场殒命，附近的炮兵也遭到了重大伤亡。
乌尔班遭到如此厄运，恐怕是他始料未及的。但对面的拜占庭守军还没来得及庆祝上帝的眷顾，苏丹就命令士兵修复炮身令它重回战场。
但经过数次发射后大炮再次炸裂。但是这次事故对奥斯曼帝国军的炮兵并不致命。虽然乌尔班巨炮在打击守军士气上有着巨大的威力，但对攻城实际的作用来说，更多则是那些口径稍小的大炮完成的。
在围城开始之前，一个匈牙利代表团曾前来面见苏丹。一位匈牙利人在观摩了奥斯曼炮兵的工作后提出了他的建议：不要尝试一直攻击城墙的同一地点。在第一发炮弹击中城墙后，平行移动弹着点大约10米左右，然后再打出第二个缺口，紧接着在这两个弹孔之间打出第三发炮弹，使弹着点构成一个三角形，这样做便能把对城墙的伤害增至最大。奥斯曼炮兵于是应用了这种战术。炮兵群首先用小口径火炮在城墙上打出前两个弹孔，再用重炮做致命一击。新的战术对君士坦丁堡城墙的破坏几乎是毁灭性的。
炮击不间断地持续了将近一周的时间。尽管在瞄准和装填上有着许多的困难，但奥斯曼炮兵还是设法保证每天射出了一百余发的炮弹。
炮火尤其集中在城墙的中段，最终这段外城墙垮塌了。
4月18号，穆罕默德二世认为炮击已经取得了一定的效果，于是发起总攻，然而总攻在付出极代价后依然失败了。苏丹下令继续炮击。在此役之前，火炮偶尔也用于攻城战，但像君士坦丁堡战役中这样长时间和猛烈的炮击却是前所未有的，在当时也没有任何一支军队具备这样的能力。在持续的炮击下，城墙不断陷落。
对拜占庭守军而言，敌人炮击之后的进攻，然后反攻，再修复城墙，不断地循环往复，他们渐渐陷入到拉锯战当中“5月11日，除了猛烈的炮击，无事可记……5月13日，奥斯曼人发动了一次小的突袭但并没有造成什么影响，唯一值得一提的是敌人仍然持续不断的炮击和我们可怜的城墙。”一位拜占庭的士兵这样记载道。但是，这样的拉锯战却逐渐耗尽了守军士气。到了5月28日，炮击已经持续了整整47天，总共消耗了55000磅火药并发射了大约5000枚炮弹，城墙上已经出现了9个缺口。攻守双方都已精疲力竭了。
但默罕默德二世并没有松懈，相反，苏丹认为时机已经成熟，遂于5月29日下令发起最后的全面总攻。凌晨1点三十分，奥斯曼士兵发起了攻击。在他们身后，炮兵则进行火力掩护。战场上的喧嚣让人感到如此震撼，以至于一位守城者这样形容：“空气似乎也被撕裂了，君士坦丁堡的一切看起来就像是另外一个世界。”
经历几个小时的混战后，一击重炮攻破了栅栏并打开了城门缺口，奥斯曼士兵蜂拥而入，守军的抵抗彻底崩溃了。这座号称永不陷落的坚固城墙上第一次飘扬着奥斯曼的星月旗……默罕默德二世终于实现了几辈苏丹的夙愿。强大的火炮在这场战役发挥了巨大作用。君士坦丁堡的陷落也标志着欧洲传统要塞技术的过时和攻城战术的改变，在军事史上也揭开了崭新的一页。
“一切都已昭然若揭，你所渴望的不是和平，而是战争。现在，我只能转过身去，独自面对上帝。我放弃所有与你达成的誓言和条约，我将紧闭城门，为我的人民战斗到流完最后一滴血。”
—君士坦丁·巴列奥略“我只要一件东西，那就是君士坦丁堡。”
—默罕默德二世
