Az 1657-ben kezdődő zavaros időszak, a fejedelmek harca Erdélyben 1660-ra súlyos következményekhez vezetett: a Porta elérkezettnek látta az időt, hogy megszerezze saját vazallusától annak legfontosabb magyarországi erősségét, a partiumi területeket uraló Váradot. 

1660. július 11-e körül érkeztek az oszmán előhadak a vár alá, s az ostromgyűrű 14-én zárult be, az oszmán szerdár [vezér] Kösze Ali főserege ekkor vert tábort Várad alatt. A városnak két ízben hitlevelet adó budai pasa, Szejdí Ahmed viszont nem volt hajlandó részt venni a tényleges ostromban, katonáival a sereg hátát biztosította a közelben felvonuló magyar és császári hadakkal szemben. Szejdí pasa közel húszezer fős csapatteste azonban állítólag eltörpült a főszerdár ereje mellett, így valószínűsíthető, hogy legalább hatvanezer fős oszmán had sereglette körül a várost. A magyar források 35 török faltörő ágyúról számoltak be, és Evlia Cselebi is ehhez hasonló adatot közölt visszaemlékezéseiben. A vár falai mögül mindössze 850 katona és a hadra fogható polgárok néztek farkasszemet ezzel a rettentő erővel.

Július 15-én a szerdár a vele lévő, fogságba ejtett török-párti fejdelemmel, Barcsay Ákossal íratott levéllel megadásra szólította fel a várost, a vár átadóinak sértetlenséget és minden ingóságuk megtartását ígérte – az ellenszegülőket viszont halállal fenyegette. A várbeliek azonban válaszképpen Szejdí Ahmed kétszeri hitlevelére hivatkozva „a hatalmas császár híveinek vallották magukat, s kérték ne sújtsa őket ostrommal.” A szerdár azonban hajthatatlan volt, s ezzel Barcsay Ákos erdélyi fejedelem jelenlétében, a szeme láttára kezdetét vette országa legfontosabb erősségének ostroma, amelynek védői az utolsó pillanatig az oszmán szultán hívének vallották magukat.

Az ostrom első heteiben az oszmán ostromtüzérség kezdte megdolgozni a védelmet. Kezdetben állítólag alig okoztak kárt, mivel az ágyúgolyók többnyire a vár fölött repültek el, esetenként csak az épületek tetejét rongálták meg, mert az oszmán tüzérség célja az ostromsáncokat építő janicsárság fedezése lehetet. A török tüzérek, a topcsik azonban idővel jól belőtték a várat, s állítólag kisebb lőpormennyiséget használva immár rendre a váron belül csapódtak be lövedékeik. Bár szinte minden oldalról lövették a várat, a nehéz ostromágyúik tűzerejét az Aranyos- és Veres-bástya, valamint az ezeket összekötő közkőfal lerombolására összpontosították. Itt az ostromlók ágyútüze nem csak a bástyák tetején, hanem a bástyák kazamatáinál található lőréseket is tönkre tették. A tűzpárbajból azonban a védők is kivették a részüket: Bethlen János krónikája szerint „nyolc ellenséges ágyút megsemmisítettek, sok ellenséget megöltek puskagolyóval, többet megsebesítettek. Az egész török hadsereg ezért úgy feldühödött, hogy alig tudta megállni, hogy ne mészárolják le Barcsay fejedelmet és híveit.”

Az ostrom menetében a valódi fordulatot a várárok vizének elvezetése jelentette. Evlia szerint e probléma megoldására a szerdár először az adanai pasát rendelte ki, de a vezetése alatt a hosszú és rendkívül fáradságos munka nem hozott kellő eredményt, hiába csökkent a vízszint. Evlia állítása szerint végül egy menekülő magyar asszony, Szilahdár török krónikája szerint viszont egy rab elárulta a vizesárok rejtett levezető zsilipjének a pontos helyét, s így a vizet végre három nap alatt sikerült lecsapolni. Szalárdi ugyan az árulásról nem írt, de kiemelte, hogy éppen ott ásnak árkot, ahol „az árok béllésekor [bélelésekor] a vizet az árokból s a béllet kőfalai fundamentumaiból szivárvánnyal [szivattyúval] kivenni, s arra kibocsátani szokták vala.” A vizesárok kiszárítása pedig már lehetővé tette az ostromlók számára, hogy az árokban fedett folyosót építve, eljussanak közvetlenül a várfalakig, s megkezdhessék a tűz alatt tartott Aranyos és Veres bástyák aláaknázását. Ezt a védők hiába próbálták meg ellenaknákkal akadályozni, nem jártak sikerrel. 

Eközben az összekötő falat teljesen rommá lőtték, így már ennek omlásán is könnyen rohamot indíthatott volna a szerdár. Ibrányi Mihály parancsára ezért a fal mögött egy új árkot ástak, s ezt fal belső oldalán, hevenyészett palánkfallal erősítették meg. Ezt azonban állítólag egy, a várból kiszökő kozák – illetve a Siralmas krónika szerint egy havasalföldi szemény – katona elárulta, ezért az ostromlók a magyar források szerint nem is kísérleteztek itt rohammal.

Mielőtt azonban az oszmán aknászok levegőbe röpítették volna a vár teljes észak-keleti oldalát, óriási katasztrófa történt a várban. Augusztus 14-én az ott lőport gyártók gondatlansága következtében az egész lőszerraktár felrobbant, így a vár fegyver- és lőporkészlete szinte teljes egészében elpusztult. 

A védők azonban még ezek után sem voltak hajlandók megadni magukat, ám újabb szörnyű megpróbáltatás várt rájuk. A Veres és Aranyos bástyák augusztus 24-én hajnalhasadás előtti felrobbantása után sok ezernyi ostromló indult rohamra a súlyosan sérült erősség ellen. A több órán át tartó rohamról a Szalárdi János jegyzeteivel kiegészített emlékirat így számolt be:

„Ez mihelyen lőn, ottan rettenes sivalkodással, és Allah, Allah kiáltással ostromnak rohanának, az két bástya, és az középfal törésin, de mivel mind az bástyákon, s mind az mi kicsiny statárius seregünk lehetett, azon éjszaka is mind talpon volt, ottan mi is ellenek támadánk mind az három helyen, úgyhogy … derekasan még csak kardra sem kelhetne az dolog, hanem lövöldözéssel, forró faggyúnak és víznek reájok szemközben és nyakokban való öntözésével, sűrűséges köveknek rájok való hajigálásokkal, napkelet előttől fogva mintegy kilenc óráig való ostromlások és viadalok után, … visszapironkodtatni kényszeríttettenek.

Ezzel egyidőben az oszmán had támadást intézett a Csonka bástya ellen is, „de kapitány Balogh Máté uram lovon bástyáról bástyára nyargalván, és az népet mindenütt biztatván, s ezennel való újabb dandárbéli megsegítéssel animálván és bátorítván, noha mind az töréseken volt az mi kevés volt, ezeket is a Csonka és Bethlen bástyáról, és az kapu felől keményen ellövöldöztette, és hátat adni kényszerítette; az lajtorjákat is azután az várba behordatván. Mely ostromon az asszonynépeknek is az Úr Isten segítségéből, valóban nagy bátorsággal való forgolódásokat tapasztalok, …, mintha mind vitézi életet éltek volna, nem irtózának.”

Evlia Cselebi több aknáról és több rohamról is írt: először a keleti oldalon robbant egy akna, amit önkéntesek sikertelen rohama követett. Mint láthattuk, a legnagyobb pusztítást a Veres-bástya falait leromboló detonáció jelentette augusztus 24-én. Evlia szerint valamivel később egy másik akna is elkészült, ám az ezt követő rohamot ismét visszaverték a keresztények. Végül egy harmadik akna is készül a várkapu közelében, de ennek felrobbantására már nem került sor. 

A szultán udvari krónikása, Szilahdár krónikája is megerősíti a helyszínen tartózkodó török utazót: ő is tud a rohamról, és a nagy akna robbanásáról, amelyet nagy véráldozatokat követelő támadás követett: állítólag 1200 halottal, 400 sebesülttel a beszámolójában. A kudarc pedig teljesen elkedvetlenítette a török sereget. Csakhogy ekkorra az erődítés is szinte teljesen védhetetlenné vált: a fegyverforgató férfiak száma 400 fő alá csökkent. A vár elöljáróinak nem nagyon maradt más lehetősége a bent lévők életének megmentésére, mint a megadás.

Erről végül a döntő rohamra kitűzött időpont előtt két nappal, augusztus 27-én egyeztek meg a szerdárral. Keresztény források szerint a kivonulókat augusztus 29-én és 30-án Szejdí Ahmed pasa Debrecenig kísérte. Evlia tudomása szerint – s ezt Szilahdár is megerősítette – viszont Hiszim Mehmed ruméliai pasa biztosította a kivonulók biztonságát, de visszafelé tartva az oszmán táborba, rajtaütöttek, és maga súlyos lőtt sebet is kapott.