A finals de setembre, van començar intensos combats pel control de l'altura que dominava el port. Les bateries costaneres republicanes van intercanviar foc amb els vaixells de la Royal Navy durant el qual el HMS "Princess Royal" va patir greus baixes en una explosió de municions, i el 30 de setembre les tropes republicanes sota el comandament del capità Napoleó Bonaparte van capturar el turó de Pharon, només per ser expulsades el dia següent per una força combinada de soldats britànics, espanyols, napolitans i sardos sota Lord Mulgrave. A principis d'octubre, els reforços napolitans van encoratjar una sèrie d'assalts reeixits sobre les altures republicanes, però més tard al mes Hood i Lángara van tenir un seriós desacord sobre el comandament del setge, Lángara va anar tan lluny com per amenaçar el vaixell insignia de Hood "Victory" abans de donar-se'n finalment. Al final del mes, els aliats van reunir més de 16.000 homes, incloent 6.000 tropes espanyoles. La contribució britànica va ser d'un poc més de 2.000 homes, reduïts pels compromisos de la Royal Navy en altres llocs del Mediterrani. S'esperava un cos substancial de reforços austríacs de Gènova, però es van evitar embarcar per una combinació d'intransigència austríaca i ira genovesa per la violació britànica de la seva neutralitat durant l'acció del 5 d'octubre de 1793. Els Aliats eren tan escassos de tropes que Hood va contractar 1.500 mercenaris dels Cavallers de Malta, tot i que no van arribar abans de la conclusió del setge. Les forces republicanes van créixer ràpidament durant aquest període com a reforços alliberats per la conclusió del setge de Lió
Va arribar als assetjadors a Toulon, l'exèrcit republicà reunint aproximadament 33.000 soldats sota el general Jacques François Dugommier.