Syyskuun lopulla alkoi kova taistelu - sataman yläpuolella sijaitsevan korkean paikan valloittamiseksi. Tasavallan rantapatterit vaihtoivat tulen kuninkaallisen laivaston alusten kanssa, jonka aikana HMS "Princess Royal" kärsi suuria tappioita ampumatarvikkeiden räjähdyksessä, ja 30. syyskuuta tasavaltalaiset joukot kapteeni Napoleon Bonapartein johdolla valloittivat Pharonin kukkulan, mutta seuraavana päivänä brittiläisten, espanjalaisten, napolilaisten ja sardiinalaisten sotilaiden yhdistetyt joukot lordi Mulgraven johdolla ajoivat heidät pois. Lokakuun alussa napolilaiset vahvistukset kannustivat joukkoa onnistuneita hyökkäyksiä tasavaltalaisten pidettäviin korkeuksiin, mutta myöhemmin kuussa Hoodilla ja Lángaralla oli vakava erimielisyys piirityksen komennosta, Lángara meni niin pitkälle, että uhkasi Hoodin lippulaiva "Victory" ennen lopulta perääntymistä. Kuun lopussa liittoutuneet keräsivät yli 16000 miestä, joista 6 000 oli espanjalaisia. Brittiläisten osuus oli hieman yli 2 000 miestä, kun kuninkaallisen laivaston sitoumukset muualla Välimerellä vähenivät. Genovasta odotettiin huomattavaa joukkoa itävaltalaisia vahvistuksia, mutta heiltä estettiin lähtemästä yhdistelmästä itävaltalaisten tinkimättömyyttä ja genovalaisten vihaa brittiläisten puolueettomuuden loukkaamisesta 5. lokakuuta 1793 tapahtuneen toiminnan aikana. Liittoutuneilla oli niin vähän joukkoja, että Hood palkkasi 1500 palkkasotilasta Maltan ritarilta, vaikka he eivät saapuneet ennen piirityksen päättymistä. Tasavallan joukot kasvoivat nopeasti tänä aikana, kun vahvistukset vapautettiin sodan päättymisen jälkeen.
Lyonin piiritys saavutti piirittäjät Toulonissa, kun tasavaltalainen armeija keräsi noin 33 000 sotilasta kenraali Jacques François Dugommierin johdolla.