当士兵们在帕勒摩斯城外修筑营地的时候，工程师和木匠们则在组装和建造攻城器械。
当列奥提齐德斯将卢西塔尼亚战士的尸体堆放在帕勒莫斯城外，要求其投降时，帕勒莫斯人为此紧急召开公民大会，进行讨论。
但列奥提齐德斯见帕勒摩斯人一个上午都没有做出明确答复，立刻就发起了进攻，上万名全副武装的军团士兵列阵在城前，推动着各式各样的攻城器械，开始了攻城。
帕勒摩斯民众慌忙组织起来，上城抵御，战斗从下午开始一直进行到黄昏，总共就持续了四个多小时，戴奥尼亚军队并没有全力攻城，只是一次武力试探，因此伤亡并不大，撤退的时候也从容不迫。
但对于帕勒摩斯人而言，这4个多小时的防御战如同噩梦一般：戴奥尼亚人在高耸的移动塔楼上远程攻击城上的守军；弓箭手、标枪手在挡箭车的掩护下，直接抵近城下，用箭雨覆盖城头；弩炮发射的石弹不断落入城中，砸坏房屋，砸伤民众；腹弓射出的铁箭则可以让城头的守军士兵死状可怖……更不用说，利用云梯、蚁附攻城的戴奥尼亚重步兵每一次登上城头，帕勒莫斯守军都要付出较大的伤亡，才能将其赶下去。
所以当戴奥尼亚军队撤退之后，帕勒摩斯人并没有为胜利而喜悦，他们的伤亡超过千人，其中作为守城主力的青壮年公民兵伤亡人数超过一半。
海上有戴奥尼亚舰队封锁，陆路又被包围，迦太基的援军还被歼灭，自身守城兵力孱弱，帕勒莫斯人已经失去了守城的信心，他们很快在晚上又紧急召开了公民大会，并迅速通过了决议：向戴奥尼亚军队投降！
所有在场的公民都自欺欺人的认为：这只是一个暂时的投降，是为了保全帕勒摩斯，就像20多年前锡拉库扎大军进攻西部，他们向狄奥尼修斯投降一样，等迦太基大军重新获得优势之后，他们还可以再回到以迦太基为中心的西腓尼基人的大家庭中。
所以第2天一早，帕勒莫斯使者就前往戴奥尼亚军营，向列奥提齐德斯正式提出：帕勒摩斯愿意投降！
之前列奥提齐德斯与西普洛斯、赞提帕里斯、米多拉德斯商讨进攻帕勒摩斯的时候，当然也讨论过“如果帕勒莫斯投降该如何处置”的问题。
在这场战争中，到现今为止，戴奥尼亚对于攻占的腓尼基城镇基本都是采取的是“将城镇内的民众贬为奴隶、整个城镇被完全并入戴奥尼亚王国”的办法，阿莱尼亚如此、萨罗斯如此、塞林努斯也是如此，稍有不同的是圣伊比尼亚。
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