Ursicinus kíséretének megtámadása nyilvánvalóvá tette, hogy a várost nem lehet biztonságosan elhagyni, így még a jobbik esetben is egy jó ideig tartó blokádra, a rosszabbikban pedig ostromra lehetett számítani (Előzmények: 1. 2. 3. 4. 5.). Különösen rossz hír volt, hogy a városban rengeteg idegen is tartózkodott, akik az éppen akkor esedékes éves vásárra érkeztek 20 ezresre duzzasztva ezzel a városban tartózkodók létszámát.
Ammianus mellett Aelianus comes, pár tribunus valamint Ursicinus két számvevője Iacobus és Caesius voltak a legmagasabb rangú tisztek a városban. Az ő vállukra nehezedett a védelem megszervezésének feladata, amelynek főparancsnoka a városban legmagasabb rangot viselő Aelianus volt.
Maga a város és annak Tigris felöli részén álló erődjének védművei korszerűnek voltak mondhatók, és megfelelő mennyiségű hadianyag is a rómaiak rendelkezésére állt. A vár mellett fakadó hőforrásból, valamint a Tigrisből elegendő ivóvízhez juthattak védők. Mindezen kedvező adottságok mellett Amidában megfelelő létszámú helyőrség is állomásozott, amelyet az utóbbi időkben jócskán kiegészítettek. Így a város védelmére a következő csapatok álltak rendelkezésre: legio V. Parthica, legio X. Fortenses, legio XXX. Fortenses, az Aelianusszal ékezett két könnyűfegyverzetű egység a Superventores, Preventores, valamint kettő közelebbről meg nem nevezett galliai légió, amelyek egy korábbi polgárháborúban II. Constantius ellenségeit támogatták, így a parancsnokok ezek hűségében és harcértékében is kételkedtek. A légiók mellett Amidában volt még egy lovas és egy barbár lovas íjász turma is.
Mivel a késő római korban a légiók 1000 fős egységek voltak, így az Amidában állomásozó hét légió keretlétszáma 7000 fő volt. Azt azonban nem feltételezhetjük, hogy mindegyik egység teljes feltöltöttséggel rendelkezett. Ez a két büntetésből keletre helyezett gall légiók esetében szinte teljesen elképzelhetetlen. A Superventores, Preventores egységek eredeti létszáma 500 – 1000 fő között mozoghatott, vagyis a körülbelüli 7000 - 8000 fős létszámmal csak a segédcsapatokkal együtt lehet számolni.
Ami a római katonák felszerelését illeti, a negyedik századra a Traianus oszlopról ismert II. századi légionárius felszerelés is kikopott a használatból. A hajlított téglalap alakú pajzsokat (scutum) felváltották az ovális, majdnem kerek formájúak és a hagyományosnak nevezhető gladius helyett is már a jóval hosszabb spatha-típusú kardot használták, de a rég használt hajítódárdát a pilumot is végleg kezdte kiszorítani a szúrásra, döfésre és nem csak hajításra alkalmas lancea. A régi típusú sisakok is eltűntek, helyettük jóval egyszerűbb, könnyebben előállítható típusok kerültek használatba, mint például az intercisai (balra fent), vagy az úgynevezett spangenhelm (balra lent) típusba sorolhatók. Felmerül a kérdés, hogy a városban rekedt civil lakosság mennyire vehette ki a részét az elkövetkező harcokból, illetve mennyire duzzaszthatta fel a védősereg létszámát.Véleményem szerint nem játszottak fontos 
szerepet a közvetlen összecsapásokban, maximum csak a végső összecsapás során bonyolódhattak közvetlen összetűzésbe az ellenséggel. Nagy létszámú civil jelenléte a falakon ugyanis az ostrom során csak gátolta volna a profi katonaságot feladata hatékony ellátásában. Ez persze nem azt jelenti, hogy sáncmunkákra, falak javítására nem használtak volna fel civil munkaerőt, éppen ellenkezőleg, ilyen feladatokra nyílván igénybe vették a lakosság munkaerejét.
szerepet a közvetlen összecsapásokban, maximum csak a végső összecsapás során bonyolódhattak közvetlen összetűzésbe az ellenséggel. Nagy létszámú civil jelenléte a falakon ugyanis az ostrom során csak gátolta volna a profi katonaságot feladata hatékony ellátásában. Ez persze nem azt jelenti, hogy sáncmunkákra, falak javítására nem használtak volna fel civil munkaerőt, éppen ellenkezőleg, ilyen feladatokra nyílván igénybe vették a lakosság munkaerejét.
Amida védelméhez tehát nem csak hadianyag, víz, élelem állt megfelelő mennyiségben rendelkezésre, de viszonylag sok katona is védelmezte. Ammianus és tiszttársai ezért joggal bízhattak abban, hogy képesek lesznek megvédeni a várost. De még az is elképzelhető volt, hogy nem is fog sorkerülni ostromra, hiszen eddig a perzsák minden nagyobb erődöt megkerültek, és a perzsa főerők még nem is mutatkoztak, ráadásul fő céljuk nem Amida elfoglalása, hanem az Eufráteszen való átkelés volt.
A perzsa fősereg július közepén ért Amida térségében, de egyáltalán nem úgy tűnt, mintha ostromra készülődne. Shapur először elhaladt a város mellett és a környező, könnyebb zsákmányígérő kisebb erősségek ellen fordult, amelyek egyből megadták magukat. Csak ezután vonult Amida alá, de még ekkor sem tett előkészületeket komoly ostromra, helyette kíséretével a falak alá lovagolt, hogy megadásra szólítsa fel a védőket. A rómaiak válasza azonban tömör és egyértelmű volt, különféle hajítófegyverekből össztüzet zúdítottak a királyra és kíséretére. Shapur első felindultságában el akarta rendelni a város lerombolását, hiszen a rómaiak azzal, hogy megtámadták durván megszegték a kor diplomáciai szabályait, ám a haditanács végül lebeszélte erről a tervről, mivel az ostrom túl nagy energiákat és túl sok időt kötne le. A király ezért úgy döntött, hogy másnap még egyszer megadásra szólítja fel a védőket.
Hajnalhasadtakor azonban mégsem Shapur kísérete jelent meg Amida falai alatt, hanem a chionita hun király Grumbatesé. Ammianus szerint a hun király maga döntött úgy, hogy nagy szolgálatot téve a perzsa uralkodónak, ő szólítja fel a védőket a megadásra, az előzmények ismeretében azonban az is elképzelhető, hogy a perzsák utasították erre a feladatra, mivel nem akarták kitenni Shapurt az előző napihoz hasonló támadásnak. Ez a döntés pedig végzetesnek bizonyult, Grumbates alig ért a város közelébe, amikor egy ballistából kilőtt lövedék átütötte a király fiának páncélját azonnal megölve a herceget. A megrémült hunok először elmenekültek, ám nem hagyhatták a király fiának a testét a senki földjén, ezért egésznap újabb és újabb rohamokat vezettek a holttest megszerzésére, ám mindhiába. A római lövedékek sorra visszaverték a támadásokat. Azaz a herceg testének mélyen a római gépek hatósugarán belül kellett feküdnie. Az egész napos tomboló harc után végül az éj leple alatt sikerült megszerezni a holttestet. Ez az eset rámutatott egy komoly tényezőre, amelyet a perzsa hadvezetésnek is figyelembe kellett vennie. Az Amidában elhelyezett különböző vető- és hajítógépek a falak előtt egy olyan halálzónát hoztak létre, ami minden nyílt támadást öngyilkos akcióvá változtat.
A késő római korban a különböző ballisták és catapultok fontos szerepet játszottak a megerősített helyek védelmében. A katonai építészet is ennek megfelelően alakult át, a kiszögelésekkel gyakran tarkított falakat különböző formájú tornyok erősítették, amelyek mind a falak oldalazását, mind pedig a falak előtti terep hatékony pászázását segítették, nem egyszer három - négyszeres kereszttűzbe fogva a támadókat.
A falakon és a három-négy emeletes tornyokban előre kialakított lőállásokat hoztak létre a különböző szerkezeteknek. A gépek hatósugarán belül minden olyan tereptárgyat, objektumot felszámoltak, amit fedezékként használhattak volna a támadók. A szerkezetek hatósugarán belül különböző akadályokat telepítettek, melyek nem gátolták a szabad kilövést, de lelassították az ellenség mozgását, így a különféle árkok, vermek és egyéb akadályok megnyújtották azt az időt, amit a támadó ellenségnek a gyilkos lövedék záporban kellett töltenie. Amida esetében sajnos sem írásos, sem régészeti forrás nem áll rendelkezésünkre a falakon kívüli műszaki akadályokra vonatkozóan, azonban a magas sziklák, amikre a város épült, minden bizonnyal egyes falszakaszoknál önmagukban is elegendőek voltak a támadás ütemének lelassításához. Ráadásul a magasabbról kilőtt lövedék átütőereje is nagyobb volt és ezt már abban a korban is kihasználták.
Azt a tényt, hogy a hun herceget egy „kézi” azaz egy cheiroballistával lőtték le Ammianus leírása valószínűsíti, mivel egy katona gyorsan és váratlanul leadott lövéséről ír. Márpedig a cheiroballista (lent) volt az egyetlen olyan ballista típus, mit egyetlen katona gyorsan működésbe tudott hozni, megfelelő pontos lövést lehetett vele leadni és kellő átütő erővel rendelkezett az uralkodó fia által viselt jó minőségű páncél átütésére. Egyaránt lehetett kézben tartva és állványra szerelve használni, gyorsan mozgatható mobil fegyver volt.
A herceg halálával ez az egyetlen leadott lövés teljesen új mederbe terelte az események folyását és megpecsételte a város védőinek végzetét. A herceg szelleme addig nem nyugodhatott, míg bosszút nem álltak haláláért, Grumbates pedig város elpusztításával akarta kiengesztelni. Shapurnak sem volt más választása ezután, minthogy megostromolja Amidát és elfoglalja, elvégre a védők őt magát, valamint egyik kliensét is megalázták. Ráadásul, ha nem sikerülne elfoglalnia a várost a Grumbatésszel nem rég kötött szövetség is felbomlana, a hun király nem bízva többé a perzsák erejében újra kezdené ellenük a háborút. Ezért miközben a falakról nézték a királyfi elhamvadó halotti máglyájának lángjait, a római tisztek is tudták, hogy innentől kezdve nincs helye a tárgyalásnak, a perzsák győzelme esetén pedig nem számíthatnak kegyelemre. Hiába egyeztek meg egyhetes fegyverszünetben Shapurral, hogy a hunok tisztességesen elvégezzék a halotti szertartást, Ammianus tudta, hogy ez a hét csak a vihar előtti csend.
