Syrakusaiban Hierónymos halála után elég sokáig zavaros maradt a helyzet, mindaddig, amíg Hannibál küldötteinek, Hippokratésnak és Epikydésnek nem sikerült megszerezniük a legfőbb tisztséget egy meglehetősen zaklatott választás során (Livius XXIV. 27. 3). Syrakusai hirtelen pálfordulásával ekkor, 214 tavaszán Appius Claudius Pulcher praetornak kellett szembenéznie, aki Lilybaionnál, Szicília nyugati csücskén állomásozott, csapatokkal és 100 nagy hajóval (pentérésekkel). Livius hajlamos az ő szerepét bagatellizálni Marcellus javára, és pontatlanul azt állítja, hogy már 214 első hónapjaiban ez utóbbi avatkozott be a szigeten zajló eseményekbe (XXIV. 21. 1), míg másutt azt olvashatjuk, hogy Marcellus ekkor Nolát védi Hannibál ellen, segít Fabiusnak megostromolni és bevenni Casilinumot, majd betegsége miatt még egy ideig Nolában marad.
Marcellus csak ősz elején szállhatott partra Szicíliában. Az ő személyének ragyogása azonban a pataviumi történetíró szemében elhomályosítja a többi szereplőt, és hogy mindenkinek megadjuk, ami jár, ahhoz a kevéshez kell visszanyúlnunk, ami Polybios beszámolójából ránk maradt (VIII. 3-7).

A két római hadvezér megosztozott a feladaton: Appius Claudius a szárazföld felől támadja meg a hatalmas falat, amely „Nagy-Syra-kusait" ővezte az Epipolai-fennsík hátalmas felületére települt külvárossal együtt; Marcellus pedig nagy hajóival a tenger felöl az alsóvárost veszi célba, az Achradinát, a központi negyedet Ortygia szigetével szemközt, amelynek megvoltak a maga erődítései, és falát a hullámok mosták.
A rómaiak, akik nemrég szinte kardcsapás nélkül foglalták el Leontinoit, biztosak voltak benne, hogy vállalkozásuk könnyen célt ér. Syrakusai védelme azonban erős volt, ráadásul nem számoltak a város nagy fiának lángelméjével. Archimédés nem csupán minden idők egyik legnagyobb geometriatudósa volt: Hierón király barátja, sőt talán rokona lévén nem találta magához méltatlan feladatnak, hogy a város főmérnöke legyen, tökéletesítse annak védelmét, és ókori mércével mérve igen magas technikai színvonalra fejlessze a hadigépeket, amelyek a 4. század eleje, Dionysios tyrannos kora óta Syrakusai specialitásai voltak.
Marcellusnak máris alkalma nyílt felmérni a számára készített fogadtatást.

A római consul a fal közelébe vezette kettesével egymás mellé kormányozott nagy hajóit, így olyán felületekké alakítva azokat, amelyekről egészen a fal tetejéig lehetett emelni az ostromtornyokat, míg más hajókról velesek hajigálták dárdáikat a bástyákon álló védőkre — Archimédés azonban egész fegyvertárát szembeszegezte vele.
Az ellenséges hajók közeledését mindenféle kaliberű és többfelé irányított ballisták és katapulták akadályozták vagy tették ugyancsak veszélyessé. Sok egyéb találmány kőzött volt egy óriási „kőhajítógép" is, amelynek vagy 350 kg súlyú lövedékei szétzúzták a sambykét — ez egyfajta burkolattal védett, magas létra volt, amelyet Marcellus egy nyolctagú hajócsoportról kiindulva emelt fel és próbált ráilleszteni a tenger felőli falra (Plutarchos: Marcellus 15).

A syrakusai, hogy megtámadhassa a pallókon tartózkodó tengerészgyalogosokat, embermagasságú lőréseket vágatott a falba, amelyeknél íjászok álltak. Polybios, aki, mint tudjuk, szakértője volt az ostromlás tudományának, és nagyon érdekelték ezek a haditechnikai megoldások, részletesen leírta a legszellemesebb találmányt (VIII. 6): ez egyfajta daru volt, amely a fal belső felületéhez támaszkodott, és amikor egy római hajó a fal tövébe ért, ráejtett egy „vaskezet", amely beleakaszkodott a hajóorrba; ekkor egy nehéz ellensúly egy csörlő segítségével az orránál fogva a levegőbe emelte a hajót; aztán nem volt más hátra, mint durván visszaejteni, hogy felforduljon vagy legénységével együtt elpusztuljon.
Úgy tűnik, legalábbis Polybios szerint, Marcellus elég jó humorú ember volt ahhoz, hogy elviccelődjék saját kudarcain. Ráadásul akinek van, annak még adatik — így egy későbbi hagyomány azzal gyarapítja Archimédés sikerlistáját, hogy Syrakusai magaslataira homorútükör-ütegeket telepített, amelyekkel a római hajókra lehetett összpontosítani a napsugarakat és ezáltal felgyújtani őket. Talán csak legenda, de olyan legenda, amelyet annak az embernek a zsenialitása, aki felfedezte a gömbfelületeket és az egyéb forgástesteket, a kúpot és a hengert, korántsem tesz valószínűtlenné.

Appius Claudius fáradozásai sem jártak több szerencsével, hogy kikezdje a szárazföld felőli védműveket, főleg északon, ahol a Hexapyla szilárd erődítménye ellenőrizte a főbejáratot. Elhatározták, hogy ostromzár alá veszik a várost: a tenger felől már úgyis blokád alatt tartotta a római flotta, amellyel a Himilkón parancsnoksága alatt álló, kisebb létszámú karthágói hajóhad, amely a Pachynos-foknál, a sziget déli csücskén állomásozott, nem merte felvenni a harcot.
Appius Claudius addig, míg 213 végén útra nem kelt Rómába, hogy megpályázza a consulatust, átvette a parancsnokságot mind a flotta, mind a szárazföldi csapatok fölött, felszabadítva Marcellust, aki a hadsereg egy részével elfoglalta a térség néhány karthágói kézre jutott városát: Helórost, Herbéssost, Megara Hyblaiát.

A rómaiaknak saját kárukon okulva kellett belátniuk, hogy Szicília, ez a frissen annektált terület bizony még nem az övék. Hannibál levele meggyőzte a karthágói senatust, hogy ütött a sziget visszahódításának órája. Egy nagy expedíciós haderő — 25 000 gyalogos, 3000 lovas és 12 elefánt — szállt partra Hérakleia Minóánál, a sziget déli partján. Hippokratés, aki Syrakusai védelmét Epikydésre bízta, és néhány ezer emberrel elhagyta a várost, egyesült ezzel a hadsereggel.
A közeli Akragas (Agrigento) elesett. A sziget középpontjában fekvő Hennát, Szicília valóságos szent városát Ceresnek szentelt templomával, amely pontosan azon a helyen állt, ahol a hagyomány szerint Pluto elrabolta Proserpinát, a rómaiak megvédték, de olyan tömegmészárlás árán, amely nagy felháborodást keltett a szicíliaiak között.

212 nyarának végén azonban Marcellus, aki proconsuli rangban megtartotta parancsnoki tisztét Szicíliában, ha nem is minden baj nélkül, de elérte célját. Miután egy szökevénytől megtudta, hogy Artemis ünnepének tiszteletére, bár a többi élelmiszer már elfogyott, de legalább a bor patakokban folyik majd a városban, elhatározta, hogy ezt kihasználva éjszaka megmásszák a falat, amelynek vonala az egész Epipolai-fennsíkot védte, egy alacsonyabb ponton, közel a Trógilos-kikötőhöz és a Galeagra nevű toronyhoz. Tekintve, hogy a védők mind egy szálig részegek voltak, a válogatott kommandónak gyerekjáték volt létrák segítségével megvetnie a lábát a fal tetején, majd a Hexapylához érve leereszkedni, és kinyitni egy rejtekajtót, amelyen keresztül Marcellus és egész serege beözönlött.
Nemsokára árulás folytán megadta magát az Euryalos-erőd, amely nyugat felől ellenőrizte az erődítésrendszer nagyobbik sarkát, és ezzel a város egész felső és külvárosi része Marcellus kezébe került. Hátravolt még a saját falai által védett alsóváros, az Achradina és Ortygia szigete (a Nasos), amelyet egy vékony földnyelv kötött össze az Achradinával.

Hippokratés, a Rómával szembeni syrakusai-karthágói szövetség egyik szorgalmazója, aki a városon kívül harcolt, már elbukott. Amikor a másik, Epikydés elhagyta az ostromlott várost, hogy tengeri úton Akragasba meneküljön, már közel volt a vég. Ezt ráadásul egy másik árulás is meggyorsította: a karthágói hadsereg egy hispán tisztje, a helyőrség egyik parancsnoka az Arethusa-forrás közelében kinyittatott egy kaput a tenger felőli falban, amely a szigetet a nagy kikötő oldaláról védte.
Marcellus végre úrrá lett az ókori világ egyik legszebb és leggazdagabb városa fölött, amelyben, több mint öt évszázaddal azután, hogy a korinthosiak megalapították, halmokban álltak a királyi kincsek és a műalkotások. A legfigyelemreméltóbb darabokat módszeresen félretették, hogy Rómába küldjék. A többi ottmaradt szabad prédának. És most, 212 őszén Syrakusai zseniális védőjét utolérte a munkájába merült öreg tudóshoz illő vég.

Archimédést, akit a fosztogatási őrület lármája közepette is teljesen lefoglaltak az abakusza homokjába rajzolt ábrák, ott ölte meg egy katona, aki azt sem tudta, kivel van dolga (Livius XXV. 31. 9) . Marcellust — teszi hozzá Livius — sajnálattal töltötte el ez a haláleset, és gondoskodott a tudós temetéséről.
137 év múlva Cicero, aki quaestor volt Lilybaeumban, és „turistaként" ellátogatott Syracusaeba, a sírhely keresésére indult, amelyről tudta, hogy egy kis oszlop áll a tetején, rajta egy gömb és egy henger. Meg is találta, de — ahogy a Tusculanae disputationesban elmeséli (V. 66) — benőtte a gyalogszeder, és félig már kikezdte az idő vasfoga. Megdöbbentő, hogy a syracusae-beliek így megfeledkeztek városuk nagy szülöttéről; de Archimédésnek nem volt szüksége emlékműre ahhoz, hogy halhatatlan legyen.