Os preparativos do cerco foram iniciados no verão de 821 e as primeiras tropas e marinha de Tomás chegaram aos arredores da cidade em outubro ou novembro desse ano, começando por ocupar parte do Corno de Ouro, o estuário a norte da cidade. Tomás chegou em dezembro e, depois de tomar as localidades em volta da capital, atacou em três frentes sem qualquer sucesso, apesar da superioridade numérica, o que levou os sitiantes a suspenderam os combates até à primavera de 822. Quando os assaltos foram retomados, mais uma vez os atacantes foram derrotados, tanto em terra como principalmente no mar, onde a marinha de Tomás foi desbaratada, tendo as tripulações fugido para terra.

Apesar da vinda das armadas dos temas marítimos da Grécia em apoio de Tomás, um novo ataque em larga escala fracassou, ficando Tomás novamente quase sem marinha e perdendo o controlo do mar, apesar de continuar o cerco em terra. Entretanto, Miguel pediu ajuda ao tsar búlgaro , o qual invadiu a Trácia em novembro de 822 ou na primavera de 823, e avançou para Constantinopla. Tomás foi ao encontro dos búlgaros com o seu exército. O recontro dos dois exércitos deu-se na Batalha de Cedúcto, travada numa planície perto de Heracleia Perinto (atual Marmara Ereglisi, na ), cujo resultado é incerto, pois segundo algumas fontes Tomás teria «matado muitos búlgaros» mas acabaria derrotado, mas ao mesmo tempo não há quaisquer indícios de atividade dos búlgaros depois da batalha, o que leva a maior parte dos historiadores modernos que consideram que Tomás saiu vitorioso.