首都的失守使得蘇萊曼憤怒不已，不過他並沒有感到驚懼害怕，他看到西部蠻族奇特的入侵方式後，對臣民和盟友發出了警告。塞爾柱的埃米爾遵從忠誠或宗教的召喚，土庫曼群眾紮營在他的旗幟周圍，總計全部兵力約20萬或36萬。然而蘇萊曼耐心等待，不願提早出手，直到對手越過海洋和希臘邊區，他的軍隊才保持在側翼盤旋，伺機而動。十字軍編成兩個縱隊，采取輕率卻充滿自信的行動，他們分開進擊，相互間的距離無法將對方保持在視線之內。當距離弗裏吉亞的多裏利烏姆還有幾英裏的路程時(1097年7月4日)，兵力較薄的左翼受到塞爾柱騎兵軍隊的奇襲，幾乎全軍覆沒。炎熱的天氣、濃密的箭雨和狂野的進攻，使得十字軍士兵陷入困境。他們喪失了秩序和信心，隻靠著個人的英勇維持局部的戰鬥，即使是博希蒙德、坦克雷德和諾曼底的羅伯特親自上陣都無法發揮作用。他們後來能夠恢複鬥誌，全因看到了戈弗雷公爵那使人精神為之一振的旌旗，他帶著韋爾芒德瓦伯爵和6萬名騎兵飛奔前來援救，隨後還有圖盧茲的雷蒙和普伊主教，以及神聖大軍的其餘人員。沒有片刻的耽擱，他們重新整頓編成隊形，展開第二次會戰。
兩軍經過一番苦戰還是不分勝負，本來他們相互輕視對方是不諳戰陣的民族，現在雙方卻承認隻有塞爾柱人和法蘭西人夠資格獲得士兵的稱呼。他們的接戰基於武器和訓練的對比，顯得變化多端而且勢均力敵：直接的衝鋒對迂回的運動、平放的長矛對揮舞的標槍、沉重的寬劍對彎曲的軍刀、累贅的鎧甲對飄動的長袍，以及韃靼的長弓對西方的強弩。強弩就是十字弓，一種效能極佳的致命武器，東方人在當時還不知道它的性能。蘇萊曼覺得隻要保有精力充沛的戰馬和裝滿箭矢的箭囊，就能在白天維持優勢，4000名基督徒為塞爾柱的利箭射穿身體。到了傍晚，敏捷的機動屈服於強大的實力。雙方還是保持基本對等的兵力，總人數之多使得戰場無法容納，將領也無法有效指揮。最後到來的生力軍是雷蒙和他的“鄉巴佬”，他們轉過山嶺攻向精疲力竭的敵軍的側背，決定了這場漫長搏鬥的勝負。除了一些無名無姓和無法計算的群眾，3000名異教徒戰士在會戰和追擊中被殺，蘇萊曼的營地遭到洗劫，十字軍獲得了種類繁多的昂貴戰利品，他們對異國的武器和飾物感到好奇，單峰和雙峰駱駝都是前所未見的動物。蘇丹迅速撤退證明十字軍贏得了重大的勝利，他的軍隊在遭受重大損失以後還保有了1萬名衛士。蘇萊曼將羅姆蘇丹國的臣民疏散一空，並盡快向東部的友邦懇求給予援助，激起他們同仇敵愾的信念。