Неспособность Феодосия предпринять хоть какие-то меры против арабской угрозы, стремящейся покорить всю Византию, заставила его полководца Льва, прозванного Исавром, свергнуть императора и самому воссесть на престол. Он был коронован под именем Льва III.
В июне 717 года, переправившись через Геллеспонт (античное название пролива Дарданнелы), полководец Хабиб ибн Маслама привел 80 тысяч человек и уже в июле осадил Константинополь. Часть своей армии он отправил к Адрианополю, чтобы обезопасить себя от нападения византийских сил и болгар, находившихся во Фракии.
Благодаря быстрой организации обороны, Льву III удалось отразить первый приступ, в свою очередь мусульмане понесли тяжёлые потери.
В начале осени под предводительством Халифа Сулеймана прибыла большая армада – 1800 кораблей с восьмидесятитысячным войском. Совершив высадку армии, Сулейман попытался заблокировать Босфор. В ответ Лев III вывел свой флот и, используя брандеры (суда, загруженные горючим или взрывчатым веществом) и «греческий огонь», уничтожил большую часть арабского флота, остатки которого отступили в Мраморное море. Благодаря этой победе византийцам удалось обезопасить пути снабжения, связывающие Константинополь с причерноморскими владениями. Арабы на время прекратили все попытки овладеть городом. В то же время Лев III договорился с болгарским ханом Тервелом, который обещал помочь в войне с арабами.
В весеннее время, воспользовавшись штормовой погодой, Сулейман повёл под покровом ночи свой восстановленный флот вверх по Босфору, чтобы усилить блокаду города. Также в это время прибыло подкрепление в виде 50 тысяч солдат. Но всё же Льву III удалось отразить все попытки взять город.
В июне Лев совершил контратаку на море и застав врасплох арабский флот, полностью уничтожил блокирующую эскадру. После была произведена высадка десанта, который разбил осаждающую арабскую армию недалеко от Халкедона.
Также прибыл хан Тервел и верный союзу с Византией одержал победу над Масламом к югу от Адрианополя.
Все эти поражения вынудили Сулеймана снять осаду Константинополя и отступить. Часть армии двинулась по суше через Анатолию, однако весь путь их преследовала византийская армия Льва. Все остальные отправились морем, но по дороге попали в шторм, который потопил большую часть судов. Из 200 тысяч человек, участвовавших в осаде Константинополя, вернулись только около 30 тысяч.
Благодаря тому, что город удалось удержать, вся христианская Европа была спасена от нашествия арабов. А по своему значению, для мировой истории, она стоит на равных с битвой при Пуатье, и даже, возможно, превосходит. Оба события предотвратили продвижение ислама на запад.