아테네 군이 귀환할 준비를 하고 있던 8월 28일 월식이 일어났다. 투키디데스에 따르면, 니키아스는 미신을 깊히 신봉하는 인물이었으며, 놀라서 신관들에게 어떻게 해야 할 것인가를 물었다. 신관들은 일식이 불길한 징조이니, 다시 27일을 더 기다려 배를 띄워야 한다고 말했고, 니키아스는 이를 받아 들였다. 시라쿠사이는 이 기회를 이용하여 76척의 배로 항만에 있는 86척의 아테네 해군을 공격했다. 아테네 해군은 패배를 당했고, 에우리메돈은 전사했다. 많은 아테네 선박이 길리포스가 기다리는 해안으로 밀려들었다. 길리포스는 직접 몇 명의 선원을 죽이고 해안에 닿은 18척을 노획했지만, 아테네 군과 에트루리아 군이 길리포스를 후퇴시켰다.

아테네 군은 이제 비참한 상태에 놓여 있었다. 9월 3일 시라쿠사이는 만 입구를 완전히 봉쇄하고 아테네 함대를 몰아넣었다. 도시 외곽에서 아테네 군은 부상병을 위해 성벽으로 둘러싸인 작은 성채를 만들었고, 나머지 병력은 마지막 전투를 바랬다. 9월 9일 마지막 해전이 벌어졌다. 아테네 함대는 데모스테네스, 메난드로스, 에우티데모스가 이끌었고, 시라쿠사이 함대는 시카누스, 아가토클레스가, 양 날개를 중앙을 코린토스의 피텐이 이끌고 있었다. 양군 전력은 모두 100척 정도였다.
 아테네 함대는 조밀하여 기동을 할 충분한 공간이 없었다. 곳곳에서 선박끼리 충돌이 일어났다. 유리한 위치를 차지한 시라쿠사 선박은 아테네 선박에 쉽게 충각 공격을 할 수 있었다. 양군 모두 활, 투창 공격을 했지만, 시라쿠사 선박에는 갑판을 짐승 가죽으로 덮고 있어 아테네의 (배를 고정시키는) 갈고리를 튕겨냈다.

전투는 얼마간 승패를 명확히 가르지 못하고 지속되었지만, 결국에는 시라쿠사 함대가 아테네 함대를 해안으로 몰아넣었고, 선원들은 탈출하여 아군의 진지로 도망쳤다. 양군 모두 절반가량 배를 잃었기 때문에, 데모스테네스는 다시 승무원을 탑승시켜 돌파를 시도하자고 제안했고, 니키아스도 이에 동의했다. 그러나 병사들은 두려워 승선 지시를 따르지 않았고, 따라서 육로로 탈출하기로 했다. 헤르모크라테스는 사람을 보내 아테네 군에서 내부에 스파이가 있는 것과 내륙도로는 봉쇄되고 있다는 것, 그래서 탈출하지 않는 편이 안전하다는 허위 정보를 흘렸다. 아테네 군이 주저하는 사이에 길리포스는 실제로 도로를 봉쇄했지만, 시라쿠사 군이 해안에 있던 아테네 선박을 소각했기 때문에 내륙에 탈출 이외의 방법은 남아있지 않았다.
니키아스가 27일을 기다리려고 하자 누가 공격했나요?
시라쿠사이