Папа Николай, однако, уже организовал одно мероприятие на свои средства. Опасаясь за судьбу Константинополя, он нанял в марте три генуэзских торговых судна, снабдив их оружием, продовольствием и людьми, и отправил их на помощь Городу. В начале апреля они достигли принадлежавшего Генуе острова Хиос близ анатолийского побережья, но дальше продвинуться не смогли. Северный ветер, мешавший и османскому флоту, две недели удерживал генуэзцев у Хиоса. 15 апреля он переменился на южный, и корабли продолжили путь. 19 апреля они подошли к Дарданеллам, где встретили тяжелый императорский транспорт с грузом зерна, закупленного по приказу императора на Сицилии и отправленного итальянцем Франческо Леканеллой. Они прошли Дарданеллы и беспрепятственно миновали турецкую морскую базу в Галлиполи — весь османский флот отправился в Диколон. Корабли, по всей видимости, примерно такие же, какие видели турки за несколько дней до того у цепи: парусники с высокими бортами, вероятно, каракки (турецкий хронист Турсун-бей называл их «коги»). При южном ветре они так быстро пересекли Мраморное море, что к утру 20 апреля их команды разглядели на горизонте с восточной стороны огромный купол собора Святой Софии.

Жители Города каждый день вглядывались в даль, надеясь увидеть флот. Они заметили корабли примерно в десять часов утра и узнали генуэзские флаги — алый крест на белом поле. Новость в мгновение ока переполошила население. Почти тотчас же увидели суда и турецкие морские патрули, отправившие сообщение об этом Мехмеду в его лагерь в Малтепе. Султан помчался в Диколон отдать ясные и категорические приказы Балтоглу. Его явно уязвили поражение флота в бою у заграждений и провал штурма стен, и его распоряжения в адрес флота и командующего звучали недвусмысленно: «Захватить парусники и привести их к нему или не возвращаться назад живыми». Галерный флот поспешно привели в готовность. Все гребцы заняли свои места. Суда были битком набиты солдатами — тяжелой пехотой, лучниками и янычарами из личной гвардии султана. На кораблях установили легкие пушки, туда же доставили зажигательные материалы и «много другого оружия: круглые и прямоугольные щиты, шлемы, нагрудные панцири, метательные снаряды, копья и длинные дротики и другие предметы, полезные для такого рода сражения». Флот поплыл по Босфору, намереваясь вступить в схватку с пришельцами. Успех был необходим для поддержания боевого духа войск. Но вторая морская битва должна была происходить в водах пролива (дальше от берега, чем в первый раз), где властвуют своенравные босфорские ветры и местные течения — весьма труднопредсказуемые. Подобные условия диктовали более высокие требования к судам.

Генуэзские торговые корабли шли по проливу при ветре, дувшем им в корму. Османский флот, не имея возможности использовать в этих условиях паруса, свернул их и двинулся на веслах по изменчивому морю.

Вскоре после полудня четыре судна подошли к Городу с юго-востока, держа курс прямо на башню Димитрия Великого, заметный ориентир на мысе Акрополис, хорошо видный и с берега. Они находились в готовности сманеврировать таким образом, чтобы повернуть в устье Золотого Рога. Значительное численное превосходство вселило в людей Балтоглу «уверенность и надежду на успех». Они продолжали плыть по направлению к четырем генуэзским судам, «оглашая воздух стуком кастаньет и криками, как люди, рассчитывающие на победу». Шум от боя барабанов и пронзительного звука зурн распространялся над морем по мере того, как приближались галеры. Лес мачт и весел сотен кораблей надвигался на четыре торговых судна, и исход казался очевидным. Население Города заполонило стены, жители лезли на крыши домов Сфендона, откуда открывался отличный вид на Мраморное море и вход в Босфор. На другой стороне Золотого Рога, за Галатой, Мехмед и его свита наблюдали за событиями с удобной точки на противоположном холме. Обе стороны следили за происходящим, тревожась и надеясь, в то время как трирема Балтоглу подошла к головному генуэзскому кораблю. Стоя на корме, он категорически потребовал спустить паруса. Генуэзцы продолжали путь, и Балтоглу приказал своему флоту лечь в дрейф и начать обстреливать каракки. В воздухе засвистели ядра. Со всех сторон на итальянские корабли посыпались камни, дротики и стрелы, в том числе и зажженные, но генуэзцы не дрогнули. Вновь преимущество оказалось на стороне более высоких судов: «Они вели бой с высоты, прямо с нок-рей и деревянных турелей метая стрелы, дротики и камни», — писал Критовул. Качка затрудняла галерам правильное прицеливание и точное маневрирование вокруг каракк, ринувшихся вперед, подставив паруса южному ветру. Бой превратился в непрерывную перестрелку с турками, пытавшимися на волнах переменчивого моря приблизиться настолько, чтобы пойти на абордаж или поджечь паруса. Генуэзцы обрушивали на них град метательных снарядов с кормы, похожей на замок.

Маленький караван высокобортных кораблей невредимым достиг мыса Акрополис и уже готовился повернуть, собираясь укрыться в гавани Золотой Рог, когда разразилась катастрофа. Неожиданно спал ветер. Паруса бессильно повисли на мачтах почти у самых стен Города, продвижение вперед прекратилось. Беспомощные корабли стало сносить течением в сторону, противоположную устью Золотого Рога, навстречу берегу Галаты, откуда следили за происходящим Мехмед и его армия. Преимущество оказалось теперь на стороне галер с их веслами, а не парусников. Балтоглу собрал свои наиболее крупные суда вокруг торговых кораблей, совсем близко от них. Турки вновь подвергли их обстрелу метательными снарядами, но добились не большего, чем прежде. Их слишком малые пушки не могли причинить ущерб корпусам или вывести из строя мачты. Команды христианских кораблей тушили огонь водой из бочек. Видя, какой урон наносит продольный огонь, адмирал «прокричал повелительным голосом» и приказал флоту сблизиться с врагом и идти на абордаж.

Турецкие галеры атакуют парусники христиан.

Рой галер и длинных лодок приблизился к громоздким и беспомощным караккам. Море превратилась в бурлящую массу сцепившихся мачт и корабельных корпусов, выглядевших, по словам хрониста Дуки, «как сухая земля». Балтоглу таранил носом своей триремы корму императорской галеры, самой крупной и хуже всего вооруженной по сравнению с прочими христианскими судами. Османские пехотинцы полезли наверх по дощатым мостикам, стремясь забраться на генуэзские корабли, используя абордажные крючья и лестницы, разбить их корпуса топорами и поджечь с помощью зажженных факелов. Одни поднимались по якорным цепям и канатам, другие метали в деревянную обшивку копья и дротики. Когда враги сблизились, борьба превратилась в серию отчаянных рукопашных схваток. Оборонявшиеся находились сверху, их защищали надежные доспехи, и они разбивали головы неприятелей дубинами, когда те карабкались по бортам кораблей, обрубали цепляющиеся руки саблями, метали дротики, копья и камни в кипевшую внизу массу. С более высокой позиции на нок-реях и марсовых площадках «они бросали метательные снаряды из своих ужасных катапульт и обрушивали град камней на сгрудившийся турецкий флот». Арбалетчики точно посылали стрелы в выбранные ими цели, а матросы раскручивали лебедки, чтобы поднимать и бросать тяжелые камни и бочки с водой на легкие корпуса длинных лодок. Таким образом они повредили и потопили многие из них. В воздухе смешались самые разные звуки: крики и возгласы, рев пушек, плеск от падения сорвавшихся обратно в воду вооруженных людей, треск весел, стук камней о дерево, звон стали о сталь, свист стрел, летевших так быстро, «что весло не успевало опуститься в воду», звук пронзаемой клинками плоти, потрескивание огня и стоны раненых. «Повсюду царило смятение; [воины] подбадривали друг друга, и оттого стоял великий крик, — вспоминал Критовул, — люди наносили удары и получали их, убивали и гибли, толкали и сами были теснимы, ругались, богохульствовали, угрожали, стонали — [словом], раздавался ужасный шум».