雅典远征军在尼西亚和拉马科斯率领下，没有马上去进攻叙拉古。他们把远征军分为两部分，分别指挥。他们率领舰队沿西西里北岸航行，中途攻陷了海卡拉，把它的全部居民都卖为奴隶，土地交给厄基斯泰。
雅典一部分陆军和厄基斯泰人的骑兵从西西里腹地的陆路返回卡塔那，然后派半数军队去进攻机拉地区的亥布拉，结果受到亥布拉的坚决抵抗，没有攻下。转眼间，夏季也就过去了。
冬季开始后，雅典远征军才包围叙拉古，亥布拉的抵抗增加了叙拉古御敌的信心。雅典军和叙拉古的第一次交战，叙拉古军被截成两段，溃败进城。第二年春天，雅典陆军建筑了一道包围叙拉古的城墙和环塞。叙拉古为了对抗雅典的包围，也建筑了一道切断雅典与外界联系的反包围城墙，这一条城墙在雅典建筑的环塞下面，与雅典人所建筑的城墙成直角。雅典舰队乘叙拉古人建筑城墙的时机，驶进叙拉古大港，占据了海岸地带。雅典围困叙拉古的前一阶段是很成功的，不过在一次激烈的战斗中，雅典军将领拉马科斯却阵亡了，从此，雅典军指挥的重任完全落到尼西亚的身上。
雅典远征军的节节胜利使西西里和意大利许多希腊城邦都投到雅典方面。粮食和大量军需物资都源源从意大利运来。叙拉古几乎绝望了，城内一部分奴隶主开始和尼西亚秘密谈判投降的条件了。就在这个关头，斯巴达的援军开到了西西里。
斯巴达的七百名援军由有经验的统帅吉利普斯率领在希米拉登陆。他们联合希米拉的轻装步兵1000人、骑兵100人及其他希腊人1000人，占领了雅典军的几处工事，从叙拉古北面进入城内。叙拉古士气受到很大的鼓舞，他们完成了反包围城墙的建筑，雅典军企图从陆上切断叙拉古外援的计划破产了。科林斯的12艘船舰也乘雅典海军不备驶进港口。雅典军队开始转入不利地位，他们船舰上的划船奴隶和雇佣水手开始逃亡，严重破坏了舰队的战斗力。船舰的供应也开始接济不上了，士兵和水手们不得不远离海岸去寻找烧柴和饮水，因而时常遇到敌人的骑兵袭击，付出重大代价。消极、胆怯、犹豫的尼西亚派人给雅典送回一封信，借口生病请求免除他的职务，另派人来担任指挥，如果不召回远征军，就需要再派一支与远征军同样大的援军前来增援。
雅典民众会议反对撤军，也不同意免除尼西亚的职务。会议决定再派一支远征军增援，选举德谟斯提尼和攸利密顿任统帅。攸利密顿带领十艘船舰和120他连特先去西西里，德谟斯提尼组织第二批远征军随后出发。
公元前413年春季，斯巴达军侵入亚狄迦，蹂躏了平原区的乡村，占领了离雅典20几公里的狄西里亚，并在这里长期设防，控制了雅典整个平原区的最富庶部分。从这时起，雅典公民必须日日夜夜在城上轮流警戒了，雅典的处境十分危险，但他们为了在西西里取得胜利，仍以很大决心重新组织了第二批远征军，在德谟斯提尼率领下开赴西西里。
在雅典集结第二批远征军的时候，围困西西里的雅典战舰在一次海战中被击沉了7艘，雅典军的状况更加恶化。西西里的希腊城邦几乎全部又倒向叙拉古。在这个紧急时刻，雅典第二批舰队驶进叙拉古大港。