Ngay sau sự kiện này, Memnon – người được Vua Darius bổ nhiệm làm tổng chỉ huy toàn bộ hạm đội và vùng duyên hải với tham vọng chuyển hướng cuộc chiến vào Macedonia và Hy Lạp – đã chiếm được Chios sau khi nơi này bị phản bội và đầu hàng ông. Từ đó, ông dong buồm tiến đến Lesbos và thu phục toàn bộ các thành bang trên đảo, ngoại trừ Mitylene, nơi cư dân nhất quyết không chịu quy phục. Sau khi đã nắm quyền kiểm soát những thành bang kia, ông tập trung sự chú ý vào Mitylene. Bằng cách dựng lên một hàng rào kép chạy từ bờ biển bên này sang bên kia để chia cắt thành phố với phần còn lại của hòn đảo, rồi thiết lập năm doanh trại quân sự, ông đã dễ dàng chiếm ưu thế từ phía đất liền. Một phần hạm đội của ông phong tỏa bến cảng, chặn đứng những tàu bè qua lại, trong khi phần còn lại được bố trí canh gác ngoài khơi Sigrium, mũi đất của Lesbos, nơi vốn là địa điểm cập bến thuận lợi nhất cho các tàu buôn đến từ Chios, Geraestus và Malea. Nhờ vậy, ông đã triệt tiêu mọi hy vọng tiếp viện từ đường biển của người Mitylene. Thế nhưng, vào giữa lúc ấy, chính ông lại lâm bệnh và qua đời; cái chết của ông ngay thời điểm bước ngoặt đó đã gây tổn hại vô cùng lớn cho lợi ích của nhà vua.

Dẫu vậy, Autophradates cùng Pharnabazus, con trai của Artabazus, vẫn tiếp tục công cuộc vây hãm một cách quyết liệt. Trước lúc lâm chung, Memnon đã trao lại quyền chỉ huy cho người cháu ngoại là Pharnabazus, chờ đợi quyết định sau cùng từ Vua Darius. Do đó, người Mitylene, khi bị cô lập hoàn toàn trên đất liền và bị bao vây trên biển bởi vô số tàu chiến thả neo chực chờ, đã cử người đến gặp Pharnabazus để đạt được thỏa thuận như sau: lực lượng viện binh đến hỗ trợ họ từ phía Alexander phải rút đi; người dân phải phá bỏ những cột trụ ghi lại hiệp ước đã ký kết với Alexander; họ sẽ trở thành đồng minh của Darius dựa trên các điều khoản hòa bình từng được ký kết với Vua Darius thời Antalcidas; và những người lưu vong sẽ được trở về quê hương với điều kiện được nhận lại một nửa tài sản mà họ sở hữu trước khi bị trục xuất. Với những điều khoản này, hiệp ước giữa người Mitylene và người Ba Tư đã được xác lập. Thế nhưng, ngay khi Pharnabazus và Autophradates tiến được vào trong thành, họ đã lập tức đưa quân đồn trú vào và bổ nhiệm Lycomedes, một người Rhodes, làm chỉ huy. Họ cũng chỉ định Diogenes, một trong những người lưu vong, làm bạo chúa cai trị thành phố, đồng thời ép người Mitylene nộp tiền; một phần họ dùng vũ lực cưỡng đoạt từ các công dân giàu có, phần còn lại thì áp đặt như một khoản thuế lên toàn bộ cộng đồng.