Ponieważ natarcie na miasto się nie powiodło, Karol X Gustaw, który miał przy sobie 13-14 tys. żołnierzy i kilkadziesiąt dział, zmuszony był przystąpić do regularnego oblężenia i rozpoczął ostrzał artyleryjski. Oblężenie Krakowa król powierzył Arvidowi Wittenbergowi, zostawiając mu 8000 żołnierzy, a sam z resztą sił wyprawił się przeciw wojskom koronnym i pokonał je 3 października pod Wojniczem. Informacja o klęsce, która niweczyła jakiekolwiek marzenia o odsieczy, dotarła do obrońców Krakowa wraz z kolejnymi żądaniami kapitulacji. Pozostałe nieliczne oddziały koronne, które znajdowały się w okolicach Krakowa, nie przejawiały ochoty do walki ze Szwedami. Obrońcy miasta jednak kontynuowali walkę, wytrzymując bombardowanie artyleryjskie i odpierając kolejne ataki. Karol Gustaw wrócił pod Kraków 6 października i gdy lustrował mury miejskie oraz doglądał prac oblężniczych, o mało nie przypłacił swej brawury życiem, gdy zbliżył się do Bramy Floriańskiej, skąd został ostrzelany. Skończyło się jedynie na tym, że ubito konia królewskiego, a sam król wyszedł z przygody cało. Także dowódca obrońców Stefan Czarniecki często narażał się osobiście, chcąc swym przykładem zagrzewać żołnierzy do walki i został nawet raniony pociskiem muszkietowym w policzek.