После того, как Паскевич всё же решил осаждать Слистрию, он назначил генерала Даненберга командующим всеми русскими войсками в Валахии. Крепость Силистрия имела для турок важное значение так как служила опорным пунктом для них в Нижнем Дунае, а также прикрывала кратчайший путь от этой реки к Константинополю. Гарнизон крепости насчитывал к началу мая 16 тысяч человек, от 50 до 120 орудий. Русские войска имели численность 65 тысяч человек и 192 полевых и 52 осадных орудия.
4 мая 1854 года русская артиллерия обстреливала северо-восточный угол крепости, в частности, бастион Ченгель. 5 мая вечером на острове Салгане были сооружены батареи для обстрела этого же бастиона. А уже 6 мая ночью была заложена первая параллель (траншея) на расстоянии 700 сажен от Арабского форта и на 2,5 версты от главного вала. Между тем с западной стороны крепость не была осаждена, чем воспользовались турки и 8 мая смогли завести в Силистрию подкрепления.
В ночь на 9 мая 1854 года были начата работы по строительству 2-й линии траншей на расстоянии в 350 сажен от форта Араб-Табия. Этими работами руководил генерал-адъютант Шильдер, в подчинении которого был полковник Тотлебен - будущий герой Севастополя.
Продолжались осадные работы до 16 мая 1854 года, когда против Арабского форта была заложена параллель уже а 80-ти сажен от форта. За день до этого командование войсками в траншеях было поручено генерал-лейтенанту Сельвану. В помощь ему назначили генерала Веселитского, князя Урусова и полковника графа Оппермана. Также ввиду опасности вступления в войну союзников Турции был создан особый рекогносцировочный отряд под начальством князя Бебутова, который должен был наблюдать за действиями союзников.
В ночь на 17 мая 1854 года с российской стороны как всегда начались осадные работы. Ввиду постоянных вылазок турок был создан особый резерв, который должен был препятствовать этим атакам. В эту ночь прикрывать левый фланг был поставлен отряд под командованием полковника Костанда в составе 2 батальонов, 6 пехотных орудий, 2 эскадронов, 1 сотни и 4 конных орудий. Помимо этого генерал Сельван отдал приказ командиру 2-й бригады генералу Попову в случае если он услышит выстрелы немедленно выдвигаться на помощь. Около полуночи турки выдвинулись с правого фланга Арабского форта против русского левого фланга под прикрытием огня с форта. Эту атаку отбил генерал Веселитский 2-мя батальонами. Вслед за этим последовала атака против правого фланга русских войск, но она также была отбита.
В этот момент Арабский форт прекратил огонь и окружение генерала Сельвана убедили его штурмовать форт, предполагая, что турки его покинули. Войска, которые должны были штурмовать форт выстроились в прямую линию в атакующие колонны впереди траншей. На правом фланге стоял 3-й батальон Алексопольского полка, в центре 3-й батальон Полтавского полка, а на левом фланге 3-й батальон Замосцского полка из отряда полковника Костанда. Когда русские колонны начали движение, турки открыли убийственный картечный и ружейный огонь. Тем не менее российские войска преодолели ров и через 15 минут все турецкие амбразуры с орудиями были захвачены а в самом Арабском форте завязалася бой. Победа была уже на стороне русских войск, которые должны были также поддержать 4 резервных батальона генерала Попова, которые в это время спешили к месту схватки.
В этот момент раздался сигнал отбоя. На это никто не обратил внимания кроме генерала Веселитского, который пытался выяснить кто отдал приказ. Однако, ничего не узнав и не найдя командующего генерала Сельвана, Веселитский отдал приказ отбоя. Но штурмующие не слушали приказ и отказывались отступать. Наконец, после настойчивых требований, штурмующие форт российские колонны стали отходить, неся при этом большие потери. Генерал Сельван погиб в ходе штурма. Веселитский и Костанда были ранены. В этот момент к месту боя подошёл отряд генерала Попова. Генерал Попов, не зная, что русские войска уже отступили, повёл свой отряд в атаку, направляя его в обход Арабского форта. Только понеся потери и убедившись, что войска Веселитского и Костанда уже отступили, Попов отдал приказ своим 4 батальонам также отходть. Потери русских войск в ходе этого боя составили 2 генерала, 25 офицеров и 911 рядового состава убитыми и ранеными. Турки свои потери определили в 100 человек.
После неудачного штурма осаждающие действия были продолжены. Особое внимание уделялось Арабскому форту. В ночь на 19 мая 1854 года была продолжена параллель, заложенная ещё 16-го числа. 21 мая эта параллель подошла к форту на 18 сажен. Турки открыли огонь и сделали вылазку, которая была отбита с уроном для них. В эти дни был убит командующий Силистринским гарнизоном Мусса-паша. В него попал осколок когда он был у себя дома и молился. Гарнизон Силистрии далее возглавил Гуссейн-паша.
Боясь растянуть блокадный корпус, князь Паскевич не решился на полное обложение Силистрии. Однако, чтобы перекрыть сообщение Силистрии с Шумлой, князь Паскевич выдвинул особый отряд генерала Хрулёва. 28 мая князь Паскевич лично принял участие в движении к Силистрии. В составе отряда были 31 батальон, 32 эскадрона и 8 казачьих сотен, 16 пехотных и 2 конных орудия. Во время этого движение пушечное ядро упало около лошади Паскевича, в результате чего он был контужен. Паскевич дождался окончания боя и только после этого отбыл в Калараш. По пути состояние Паскевича ухудшилось и он, сдав командование князю Горчакову, покинул армию.
Однако на этом несчастья не закончились. 1 июня 1854 года в 17 часов получил ранение генерал Шильдер. Ему раздробило правую ногу осколком гранаты и в этот же день генерал Шильдер скончался. Он был талантливым и энергичным инженером. После всех этих событий ободрённые турки произвели ряд вылазок, которые русские войска с успехом отразили.
7 июня 1854 года полковником Тотлебеном были взорваны, в 17.30 горны под гребнем бруствера Арабского форта. В результате успешных взрывов был образован провал в 20 сажен шириной. Российские батареи начали вести огонь по внутренней части крепости. На ночь с 8 на 9 июня был намечен штурм Арабского форта. Штурм уже был подготовлен, когда пришёл приказ от князя Паскевича снять осаду и отойти на левую сторону Дуная. Снятие осады мотивировалось тем, что к Силистрии скоро должны были подойти силы Союзников, а также Австрия изъявила готовность также вступить в войну против России.
Войска уныло встретили приказ об отходе. За время осады российские войска потеряли 6 офицеров и 530 рядового состава убитыми и 62 офицера и 1925 рядового состава ранеными.
Подготовка отхода велась 9 и 10 июня 1854 года. 11 июня российские войска начали переходить Дунай. На следующий день начали разбирать ближайшие мосты, а 15 июня все мосты и суда были отправлены в Измаил под прикрытием пароходов и канонерских лодок. Осадную артиллерию отправили сухопутным путём. После отхода за Дунай российские войска приготовились к возможной встречи австрийцев.