Самарканд был занят российскими войсками буквально за месяц до того - в начале мая в ходе кампании против Бухарского эмирата, руководил которой генерал-губернатор Туркестана Константин Петрович фон Кауфман. События тогда развивались стремительно, чтобы не дать противнику опомниться Кауфман решил рискнуть и 30 мая с большей частью войска выдвинулся по направлению к Каты-Кургану и Зерабулакским высотам, где планировалось решающее сражение. Генерал-губернатор полагал, что Самарканд не подвергнется нападению, но ошибся.
Вот как описывает произошедшее дальше другой участник той кампании, автор трехтомника "История завоевания Средней Азии" генерал-лейтенант Михаил Терентьев: "Тотчас же стали собираться скопища, каждый вооружался чем мог, и через два дня под стенами города собралось уже до 65 тысяч человек. Из них шахрисябцы в числе 25 000 человек приблизились с юго-западной стороны и расположились за городскими садами. 15 000 кипчаков покрыли собою всю поверхность горы Чупан-Ата, лежащей к северо-востоку от города, на окраине городских садов. Остальными участниками в осаде были городские и окрестные жители до 15 000".
Число защитников цитадели было в сто раз меньше: "всей пехоты, с нестроевыми 9-го батальона и слабыми из лазарета, можно было набрать до 658 штыков". Помимо того посильную помощь оказывали бывшие в Самарканде русские купцы, снабжавшие солдат "чаем, вином и сигарами". Был среди защитников городской крепости и художник Василий Верещагин, личным примером вдохновлявший солдат в боях с неприятелем, за что позже был награжден орденом Святого Георгия 4-й степени.
Из артиллерии на момент начала осады имелись две пушки и две мортиры. Примечательно, что незадолго до того в цитадель свезли 24 трофейные бухарские пушки, но по приказу начальника артиллерии полковника Жаринова все их заклепали. Какой в этом был смысл, непонятно, и уже по ходу осады орудия пытались спешно восстановить, но сделать это удалось только с четырьмя пушками.
Утром 2 июня город заполонили толпы шахрисябцев и кипчаков, которые при поддержке местного населения бросились на штурм цитадели. С помощью железных кошек они пытались забраться по стенам, но раз за разом отбрасывались оружейным и артиллерийским огнем. В то же время толпы противника пытались пробиться через Бухарские и Самаркандские ворота - по сути это были самые уязвимые точки, и на их защиту было отправлено почти по две роты солдат. Остальные небольшими группами обороняли имевшиеся в толстых стенах цитадели бреши.
Самаркандские ворота неприятелю удалось поджечь, поэтому защитникам крепости уже вскоре пришлось отбрасывать нападавших и штыками. Впрочем, штурм первого дня здесь был успешно отбит. Бухарские же ворота сгорели полностью - их во время пожара сняли с петель и бросили на землю, чтобы не загорелись строения внутри цитадели. Вместо этого на входе в крепость удалось соорудить баррикаду из мешков с землей. В результате штурма первого дня защитники крепости потеряли 22 человека убитыми и 58 ранеными.
На второй день картина в целом повторилась. К Кауфману послали гонца с известием о нападении на Самарканд (как стало известно позже, до адресата в итоге дошло лишь седьмое по счету сообщение), однако когда придет помощь никто не знал. Между тем по итогам второго дня осады защитники цитадели потеряли в сумме уже 150 человек убитыми и ранеными. Тогда комендант принял решение готовить к обороне сердце цитадели - ханский дворец, который в самом крайнем случае планировалось взорвать со всеми боеприпасами.
Между тем до города дошли известия, что бухарцы разбиты Кауфманом за Каты-Курганом, поэтому вечером 3-го числа шахрисябцы решили отступить, соответственно, количество осаждавших заметно снизилось. Это позволило гарнизону уже со следующего дня начать регулярные вылазки в город, чтобы жечь сакли вокруг крепости. Тем самым планировалось расчистить эспланаду, которую было бы удобно обстреливать артиллерией.
7 июня русский гарнизон в Самарканде получил наконец известие от Кауфмана о том, что он спешит на помощь. Продержаться оставалось один день и одну ночь. А утром 8 июня основные силы под командованием генерал-губернатора Туркестана уже беспрепятственно вошли в Самарканд: желавших выступить в открытую против российской армии там не нашлось.