Totila forsøgte først at erobre Rom ved at storme murene og overmande og udtømme den lille romerske garnison på 3.000, men til ingen nytte. Derefter besluttede han at blokere byen og sulte forsvarerne ud i stedet for at miste flere af sine egne soldater. Totila forstod, at en blokade kunne tage måneder eller år, men var i en langt bedre position end det sidste belejringsforsøg og besluttede, at det var den bedste fremgangsmåde. Den bysantinske kommandør Diogenes havde tidligere lavet forberedelser af fødevarebutikker, havde hvedemarker sået og gjort Bymurene klar som forberedelse til en langvarig blokade.
de romerske soldater, der led af sult og mishandling fra Justinian, fik et valg af Totila: at åbne byens porte, overgive sig og blive betalt et stort beløb, som garnisonen havde gjort under den anden belejring; eller fortsæt med at kæmpe for Justinian, som ikke havde betalt mændene i år, og blive dræbt. Nogle af soldaterne besluttede at sidde med Totila og åbnede porten for ham. Totilas mænd kom ind i byen og ødelagde den intetanende romerske garnison. De fejede gennem byen og dræbte og plyndrede alle undtagen kvinderne, der blev skånet på ordre fra Totila. I forventning om, at adelen og resten af garnisonen skulle flygte, så snart væggene blev taget, satte Totila fælder langs veje til nabobyer, der endnu ikke var under hans kontrol. Mange romere blev fanget af baghold, mens de flygtede fra Rom. Kun få, herunder Diogenes, den romerske kommandør, undslap Totilas overtagelse af Rom og hans baghold ved vejen.