这时候赶来，一定有很重要的事情。希耶洛尼斯带领元老们，驱车来到阿基米德指导生产的大型作坊，阿基米德推开大门，说：“先生们，请看吧。”里面陈列的是阿基米德近20年的心血：一排排巨大的投石机，通过大大小小的滑轮联结，能很容易地吊起巨大的石块，准确地投射到很远的地方，还有满满一屋其他各式各样的器具。元老们看到这些武器，兴奋不已，胜利的信心倍增。希耶洛尼斯信心十足地说：“好，咱们就拿这些武器碰碰罗马人。”希耶洛尼斯一边派人去请求迦太基人的支援，一面连夜做好了防御的准备。阿基米德这时已是71岁高龄的老人了。但他和年轻人一起在阵地前忙碌着，指挥安装机器，指导士兵们如何掌握和使用这些新式武器。
第二天天刚亮，马赛拉斯统帅的罗马大军，排着整齐的攻城方阵，迈着整齐的步伐，气势汹汹地向叙拉古涌来。士兵们用刀剑敲击着盾牌，以壮军威。当他们快要靠近城墙时，罗马方阵中冲出一队队云梯手，向城墙边飞奔而来。就在这时，静静的城墙上，忽然飞出了巨石块，雨点一般砸在罗马方阵中。罗马军队赶紧举起盾牌，但哪里挡得住冰雹般扑面而来的巨石。罗马部队的士兵被巨石砸昏了头，还没有反应过来，就倒在地下了。罗马士兵纷纷后退，整齐的队形顿时大乱，正面攻击的盾墙刹那间被打破了。罗马士兵完全暴露在城墙上守城士兵的射杀范围内。一声令下，从城墙上飞出阿基米德特制的加长的利箭，紧紧咬住逃跑的罗马人，毫不留情地射入他们毫无防护的后背，罗马人一排排地倒下了。马赛拉斯站在高处，看到自己的军队潮水般地后退，又气又急，他急忙下令停止攻城。重新调动队伍，罗马人变换了队形，又朝城墙冲了过来，一批巨石飞出去，接着又是一批利箭，罗马人被打得鬼哭狼嚎，却没能到达城墙底下。侥幸逃回的罗马士兵失魂落魄地向马赛拉斯报告他们见到的情况：只看到罗马士兵一排排地被巨大石块砸伤砸死，却看不到叙拉古的人是怎么把这些巨大的石块扔下来的。马赛拉斯命令部队撤回原地，等待明日再战。
叙拉古的军队和居民看到狂妄无比的罗马军队被打得拼命逃跑，高兴地欢呼起来，他们第一次尝到了打败罗马人的喜悦，增强了胜利的信心。
马赛拉斯回到驻地后，陷入了沉思。他对叙拉古的军队昨天被打败，匆忙撤回城内，而一夜之间就出现那么多大力士，能够举起需要三四个精壮汉子才能举起的大石头和拥有又长又快的利箭而百思不得其解。在他率领部队出征之前，就曾听说，叙拉古正在厉兵秣马，坚壁清野，准备迎敌。这样的消息，对战无不胜、攻无不克的马赛拉斯来说，无疑被当成了耳边风。还有人提醒他，叙拉古有一个神人阿基米德，无所不能，非比寻常，必须多加注意。但马赛拉斯认为，阿基米德是位呆头呆脑，只会画画什么几何图形，算算算术的书呆子，能有什么作为，因而对阿基米德的才能不屑一顾。受到重创后的马赛拉斯这时意识到，一定是阿基米德设计了一种远程投射机，隐蔽在城内看不见的角落，能把需要三四人举起的大石块投射到城外。所以他命令按照他自己的设计，马上赶造“攻城机”。
马赛拉斯不愧是罗马最著名的将军，他设计的这种攻城机是用木头制造的塔楼，比城墙还高，塔底安装了轮子，可以任意推动。用马、牛或人力将这个大家伙拉到城墙前，塔上的射手可以居高临下，用弓弩射击城墙下的守城士兵。塔的下面还安装着“破城锤”，躲在“攻城机”内的士兵可以用锤猛烈撞击城墙，一般的城墙在巨大的铁锤撞击下很容易倒塌，一旦塌出个缺口，步兵就很容易进城了。加之“攻城机”的四周都蒙着涂了油的牛皮，普通的弓箭根本无法穿透它，这是罗马人发明的最有威力的攻城武器。
罗马士兵推着4个庞大的“攻城机”同时向城墙进发了，叙拉古的巨石和利箭都对它毫无办法。城墙上的守军隐蔽在城墙后面，从“攻城机”上出来一个罗马人，就砍杀一个，登城的罗马人死伤不少。由于“攻城机”上还潜伏着罗马的射手，不停地向城墙内射箭，叙拉古士兵也死伤不少。马赛拉斯下令停止登城，只用破城锤，不停地撞击城墙，眼看着城墙上的土刷刷地掉，叙拉古的士兵着急起来，马上去找阿基米德想办法，而马赛拉斯却得意地笑起来。他估计，再有3天，尽管叙拉古的城墙再厚，也会被城锤砸开。
但只过了一天，叙拉古守兵就用上了阿基米德新设计的武器，这是一批拖着长长绳子的箭杆，绳子是浸满牛油的特制绳，在发射器上，点燃绳子，启动发射开关，带火的长箭拖着长长的火舌射入“攻城机”的牛皮上，即使穿不透牛皮，但牛皮上的油遇到火舌，立即燃烧起来，一会儿就将四架“攻城机”烧毁，里面的攻城士兵也被烧死。
失败后的罗马部队总结了经验教训，认为叙拉古人白天隐蔽在城墙后，可以用投射机准确地投射石块、镖枪、利箭，可到了黑夜，他们看不清楚，就不敢盲目地开动投射机浪费“炮弹”。因此采取夜袭，只要罗马士兵摸到城根，架起云梯，爬上城墙，就可以占领叙拉古城了。于是，到了夜里，罗马军队借着夜幕的掩护，马赛拉斯整顿好队伍，向叙拉古城前进了。叙拉古人全都进入梦乡。罗马人非常顺利地接近城墙，将一把把云梯迅速搭过墙头，接着一个个勇士便往上攀登。就在罗马勇士奋勇登城的时候，叙拉古的守城士兵迅速开动起树立在城墙顶端的滑轮装备，配备着滑轮的桅杆突然全部转动起来，每套杆上都有一盏亮度很大的灯火，正照射着登城的罗马士兵，这些桅杆转来转去，当猎中目标，停在正对云梯的顶端，连在滑轮上的绳扣一下子松开，只见一袋袋尚未燃尽的燃灰散落下来，直扑云梯上那些敢死队员。
他们的头发烧焦了，衣服也烧着了，眼睛被燃灰迷瞎了，他们不得不撒开梯把，有的人掉了下去。叙拉古士兵趁机用杠杆掀掉云梯，云梯上的罗马士兵与云梯一起摔落下去，罗马部队的攻城又一次失败了。
抗敌在海上
罗马部队运用了各种办法想要攻破独存的叙拉古城，但叙拉古城依然屹立于西西里岛的东部。马赛拉斯这个无往不胜的罗马帝国将军为此深感羞耻，他发誓定要踏平叙拉古城。
与此同时，被围困了长达一年之久的叙拉古官兵同样感到前程渺茫，上层人物开始分化了。老国王亥洛在世时，经过惨淡经营，使得叙拉古有坚固的城防，粮食储备足够供应全部居民5年以上，但是“炮弹”已无法补充，希耶洛尼斯派出向迦太基求援的人虽然和迦太基人取得了联系，但迦太基派来援救的人和货船都被罗马人封锁在海口之外，丝毫不能靠近叙拉古城。所以悲观和忧虑像乌云一般笼罩在每个人的心头。
在叙拉古的上层社会，门第高贵的奴隶主贵族派，由于以往大多数依附罗马，将粮食和土特产卖给罗马人，用低价向罗马购买奴隶，与罗马的联系比较密切。现在看到罗马人围攻已达一年之久，又有一股不占领叙拉古誓不罢休的劲头，所以他们畏惧罗马帝国的强大，想趁罗马人还没有攻破城向罗马人求和。另一种主战派主要是叙拉古的平民，包括社会各阶层的中产阶级以及许多学者，他们坚决维护叙拉古的独立和尊严，同仇敌忾，誓守孤城。
公元前212年，贵族派中投靠罗马的奸细，秘密地派遣刺客，杀害了叙拉古象征性的领袖希耶洛尼斯。没有国君的叙拉古臣民陷入一片惊慌和混乱中。阿基米德和平民派领袖一起，当机立断，清算了为首的叛逆分子，对他们的随从晓以大义，重新整顿了民心，也整顿了防御机械，对工事和城墙进行了一次彻底的加固。