当士兵们在帕勒摩斯城外修筑营地的时候，工程师和木匠们则在组装和建造攻城器械。
当列奥提齐德斯将卢西塔尼亚战士的尸体堆放在帕勒莫斯城外，要求其投降时，帕勒莫斯人为此紧急召开公民大会，进行讨论。
但列奥提齐德斯见帕勒摩斯人一个上午都没有做出明确答复，立刻就发起了进攻，上万名全副武装的军团士兵列阵在城前，推动着各式各样的攻城器械，开始了攻城。
帕勒摩斯民众慌忙组织起来，上城抵御，战斗从下午开始一直进行到黄昏，总共就持续了四个多小时，戴奥尼亚军队并没有全力攻城，只是一次武力试探，因此伤亡并不大，撤退的时候也从容不迫。
但对于帕勒摩斯人而言，这4个多小时的防御战如同噩梦一般戴奥尼亚人在高耸的移动塔楼上远程攻击城上的守军；弓箭手、标枪手在挡箭车的掩护下，直接抵近城下，用箭雨覆盖城头；弩炮发射的石弹不断落入城中，砸坏房屋，砸伤民众；腹弓射出的铁箭则可以让城头的守军士兵死状可怖……更不用说，利用云梯、蚁附攻城的戴奥尼亚重步兵每一次登上城头，帕勒莫斯守军都要付出较大的伤亡，才能将其赶下去。
所以当戴奥尼亚军队撤退之后，帕勒摩斯人并没有为胜利而喜悦，他们的伤亡超过千人，其中作为守城主力的青壮年公民兵伤亡人数超过一半。
海上有戴奥尼亚舰队封锁，陆路又被包围，迦太基的援军还被歼灭，自身守城兵力孱弱，帕勒莫斯人已经失去了守城的信心，他们很快在晚上又紧急召开了公民大会，并迅速通过了决议向戴奥尼亚军队投降！
所有在场的公民都自欺欺人的认为这只是一个暂时的投降，是为了保全帕勒摩斯，就像20多年前锡拉库扎大军进攻西部，他们向狄奥尼修斯投降一样，等迦太基大军重新获得优势之后，他们还可以再回到以迦太基为中心的西腓尼基人的大家庭中。
所以第2天一早，帕勒莫斯使者就前往戴奥尼亚军营，向列奥提齐德斯正式提出帕勒摩斯愿意投降！
之前列奥提齐德斯与西普洛斯、赞提帕里斯、米多拉德斯商讨进攻帕勒摩斯的时候，当然也讨论过“如果帕勒莫斯投降该如何处置”的问题。
在这场战争中，到现今为止，戴奥尼亚对于攻占的腓尼基城镇基本都是采取的是“将城镇内的民众贬为奴隶、整个城镇被完全并入戴奥尼亚王国”的办法，阿莱尼亚如此、萨罗斯如此、塞林努斯也是如此，稍有不同的是圣伊比尼亚。
第九军团攻占圣伊比尼亚之后，斯特隆波里亲自安抚被俘虏的圣伊比尼亚人，并且做出承诺只要他们尽心尽力的为王国熔炼铸造贵金属，等战争结束，不但给予他们自由，而且支持他们申请成为戴奥尼亚王国公民。
有着丰富政治行政经验的西普洛斯认为帕勒摩斯与萨丁尼亚、科西嘉岛上的腓尼基城邦不同，它不受迦太基控制，只是迦太基的盟邦，是一个独立的城邦，西西里岛和阿非利加大陆上的腓尼基城邦都是如此。对于它的投降，其处置方式当然要和那两座小岛上的腓尼基城镇不同。