Велизарий был не склонен почивать на лаврах. Прокопий пишет, что он немедленно принялся восстанавливать и улучшать городские стены и оборонительные сооружения, ожидая ответного нападения готов, которых направлял и‚ возможно‚ вел Витигес [35]. Разумный шаг с учетом того, что у военачальника было всего 7000 человек войска (поскольку многие оставались в гарнизонах взятых городов). В то же время к нему обратились многие другие города, в которых готские гарнизоны попросту отсутствовали; главным из этих городов был Беневенто, так что вскоре власть императора распространилась на всю Калабрию к югу и Апулию к юго-востоку. Высокопоставленный готский военачальник в Самнии перешел на сторону римлян со своими людьми, что фактически предоставило Велизарию контроль над большей частью Апеннинского полуострова к югу от Рима. Он отправил посланников в Тоскану, где их тепло приветствовали жители Сполето и Перуджи [36].
На севере Витигесу удалось заключить ненадежный мир с франками. Его войска в Далмации тоже успешно сдерживали продвижение римлян, остановив их войско у Салоны [37]. Зная теперь, как мало людей у Велизария в Риме, король собрал свои войска в попытке вернуть город, который был бриллиантом в короне царства Теодориха. 21 февраля 537 года он выступил с армией, которая, по оценкам Прокопия, состояла из 150 000 пеших и конных воинов [38]. Разумеется, истинная численность собранных Витигесом войск нам неизвестна; Прокопий имел в виду, что эти войска во много раз превосходили войско Велизария в Риме [39]. Были предприняты отчаянные усилия собрать в Риме как можно больше императорских сил, не подвергая риску остальные территориальные приобретения. Укрывшись за оборонительными сооружениями, которые Велизарий так недавно (и так предусмотрительно) восстановил, его люди приготовились выдерживать осаду, которая будет продолжаться больше года и о которой Прокопий, один из защитников города, подробно напишет [40].
Для Прокопия Велизарий был настоящим героем этой истории: он старался перехитрить готов, не давал своим офицерам впасть в панику, поддерживал боевой дух воинов и гражданского населения и предотвращал дезертирство. Всех физически крепких мужчин отправили помогать военным на стенах. Несмотря на огромное численное преимущество готов, войск Витигеса все же оказалось недостаточно, чтобы полностью окружить городские стены и изолировать город. Не хотел он и брать Рим штурмом – это непременно повлекло бы за собой большие потери среди его людей и привело бы к падению боевого духа готов. Несмотря на практически нулевые шансы, Велизарий всегда старался на публике держаться уверенно и подбадривать тех, кто от него зависел. Он даже приказал, чтобы по ночам на стенах играли музыканты. За стены выходили берберские разведчики с собаками, чтобы поднять тревогу, если заметят признаки готовящегося ночного нападения.
Осадное кольцо сжималось; Велизарий сумел отправить Юстиниану письмо, в котором сообщал, что ему отчаянно не хватает людей, и просил подкрепления. По словам Прокопия, он писал: «Пусть к нам отправят оружие и людей в таком количестве, чтобы мы могли сражаться с врагом равными силами» [41]. Юстиниан приказал отправить дополнительные войска, но их продвижение из Греции в Италию оказалось мучительно медленным [42]. Чтобы сэкономить припасы, Велизарий велел эвакуировать в Неаполь всех женщин, детей и неспособных воевать мужчин. Некоторых отправили на корабле из Порта, другим готы позволили уйти по суше. Папу Сильверия и нескольких сенаторов тоже отправили из Рима под охраной после того, как Велизарий заподозрил, что они ведут переговоры с врагом. Папу отвезли в Грецию, предположительно «для его же безопасности», а в Риме его сменил священник по имени Вигилий. Психологическое давление осады привело к тому, что некоторые местные жители вспомнили прежние, дохристианские традиции, которые, как они‚ очевидно‚ надеялись, помогут городу выстоять. К примеру, Прокопий рассказывает, что бронзовые двери в храм Януса на форуме тайно оставляли слегка приоткрытыми, воскресив таким образом языческую традицию, по которой они должны были оставаться открытыми, пока Рим находится в состоянии войны [43].
В начале апреля 537 года подкрепления наконец добрались до Рима. Несмотря на то что численность их была невелика (около 1600 конников из гуннов и прочих варваров, набранных на Балканах), Велизарий решил воспользоваться прибытием свежих сил и попытаться прорвать осаду. Он приказал провести серию вылазок за городские стены, во время которых его конные лучники нанесли значительные потери готам. Тем не менее войску Витигеса удалось сдержать более продолжительную попытку людей Велизария, в том числе и большого отряда пехоты, вырваться из города. Военачальник пришел к выводу, что лучшей тактикой будет изматывать противника кавалерийскими набегами. Люди в городе уже начали страдать от голода и болезней. Прокопия тайком вывели из города и отправили в Неаполь добывать припасы, а оставшиеся жители умоляли Велизария дать решительный бой, чтобы разрешить сложившуюся ситуацию. Они больше не могли выдерживать осаду. Болезни начались и в лагере готов. Обе стороны были истощены. В этот момент Прокопий сумел вернуться в город не только с припасами, но и в сопровождении 5000 римского войска, подошедшего по суше и по реке. Чтобы отвлечь готов и позволить воинам присоединиться к защитникам, Велизарий устроил внезапную кавалерийскую атаку, и эта стратегия сработала [44].
Узнав, что дополнительные войска успешно добрались до города, Витигес утратил веру в победу и вступил в переговоры с Велизарием. Посланники готов сказали, что римляне могут оставить себе Сицилию, «поскольку без нее они не смогут надежно владеть Африкой». По словам Прокопия, Велизарий ответил: «Мы со своей стороны позволяем готам оставить себе всю Британию» [45]. Не было никакого смысла предлагать земли, которыми они якобы владели, но которые на практике не контролировали. После этого готы согласились отступиться от всех притязаний на Неаполь и Кампанию и платить ежегодную дань. Велизарий ответил, что у него нет полномочий принимать подобные условия и он будет ждать указаний от императора. В конце декабря 537 года произошел обмен заложниками, и стороны договорились о трехмесячном прекращении военных действий, пока Велизарий ждет приказов. Однако Витигес предпринял еще три попытки застать генерала врасплох и войти в город: через разрушенный акведук, через примыкавшие к нему ворота и на лодках. Все эти попытки провалились, и Витигес наконец отошел от Рима. Осада завершилась в середине марта 538 года. Римские подкрепления прибыли на полуостров под командованием военачальника Нарсеса, который помог подавить восстание «Ника».
Вскоре между Велизарием и Нарсесом произошел спор о том, как лучше действовать дальше; Велизарий, тревожась за шаткость римских позиций, выступал за укрепление уже захваченных территорий, а Нарсес хотел перенести бой на территорию противника и расширить подконтрольную римлянам область. Этот спор показал растущую напряженность и соперничество среди командного состава римской армии. Велизарий недавно пережил покушение со стороны недовольного подчиненного, а тщеславный Нарсес был готов подогревать подобное недовольство. Когда Велизарию пришлось продемонстрировать официальное назначение, в котором Юстиниан давал ему неограниченную власть и приказывал всем войскам и военачальникам «следовать за ним в интересах нашего государства», Нарсес стал препираться с ним, говоря, что он не обязан следовать его приказам, если на самом деле они отдаются не в интересах государства, а продиктованы неумением стратегически мыслить. В конце концов Велизарий пожаловался на Нарсеса Юстиниану, обвинив того в неподчинении, и Юстиниан приказал Нарсесу ненадолго вернуться в Константинополь [46].