Entre tanto, Pericles tomó sesenta naves de la escuadra de bloqueo y partió a toda prisa hacia Cauno y Caria, pues se había recibido la noticia de la llegada de la flota fenicia en ayuda de los samios; en efecto, Esteságoras y otros habían abandonado la isla con cinco barcos para traerla.
Pero mientras tanto los samios hicieron una salida repentina y cayeron sobre el campamento, que encontraron sin fortificar. Destruyendo las naves de observación, y trabando combate y derrotando a las que estaban siendo botadas para hacerles frente, se mantuvieron dueños de sus propios mares durante catorce días, y metieron y sacaron cuanto quisieron. Pero a la llegada de Pericles, fueron una vez más confinados.
Después llegaron refuerzos frescos: cuarenta naves de Atenas con Tucídides, Hagnón y Formión; veinte con Tlepólemo y Anticles, y treinta naves de Quíos y Lesbos. Tras un breve intento de combate, los samios, incapaces de resistir, se vieron reducidos tras un asedio de nueve meses y se rindieron bajo condiciones: demolieron sus murallas, entregaron rehenes, entregaron sus barcos y acordaron pagar los gastos de la guerra a plazos. Los bizantinos también aceptaron quedar sujetos como antes.