Двухсоттысячная армия Кара-Мустафы представлялась грозной силой, он спешил (воевали тогда только по октябрь, и отправлялись на зимние квартиры) и двинулся прямо на Вену, не обременяя себя осадой попутных крепостей. Стамбульские стратеги недооценили преобразований европейцев в военном деле. На смену тяжелому, редко стрелявшему мушкету пришло кремневое ружье со штыком. Прежнее деление пехоты на стрелков и копейщиков изжило себя. Широкое распространение получили ручные гранаты, в полках появились рослые солдаты-гренадеры. Облегчались и усовершенствовались пушки. Высокой степени развития достигло фортификационное искусство, вокруг крепостных стен сооружались редуты и бастионы. Бешеному натиску кавалерии сипахи стали противопоставлять эшелонированную в четыре ряда пехоту, поддерживаемую с флангов перекрестным артиллерийским огнем. Против янычар использовалась тяжелая кавалерия кирасиров.
Османское войско впечатляло своей численностью, но на нем лежала печать тления державы. Исследователи полагают, что боеспособного состава насчитывалось 90 тысяч человек. В арьергарде шли вспомогательные отряды молдаван и валахов, несшие хоругви с изображением Богородицы, не расположенные защищать знамя с полумесяцем. Фланги охранялись крымской конницей, опустошавшей окрестности на много верст вокруг и лишавшей тем самым войско необходимого ему продовольствия и фуража.
Император Леопольд с семьей загодя покинул столицу, провожаемый недобрыми взглядами, а то и язвительными замечаниями подданных. Августейшие беглецы погостили в Линце, а затем перебрались в Пассау Оставшимся в Вене гарнизоном командовал опытный и отважный граф Р. Штаремберг. Сердца жителей дрогнули, когда они с высоты крепостных стен увидели десятки тысяч костров и палаток.
Осада началась в июле, один приступ следовал за другим, Кара-Мустафа хотел одержать победу до того, как к Вене подтянутся союзные силы. 3 августа удалось пробить брешь в стене, Штаремберг стал готовиться к уличным боям. Но и турки устали от траншейных работ, постоянных схваток, болезни уносили больше людей, чем сражения, убыль в личном составе достигла 50 тысяч человек, но в строю еще оставались 150 тысяч. А к союзникам подтягивались полки саксонцев, баварцев, баденцев, швабов, франконцев, всего удалось собрать 70 тысяч солдат и офицеров. 12 сентября Карл Лотарингский и Ян Собеский дали бой. Карл пробился к лагерю осаждавших, разметав охранявших подступы к нему татар, молдаван и валахов, особого упорства не проявивших. Решающую роль сыграла атака польской кавалерии во главе с удалым королем, врезавшаяся в ряды янычар и опрокинувшая их строй. Кара-Мустафа отступал до Белграда, где его ждали палачи. Казнили его, как полагалось казнить особу столь высокого ранга, – задушив шелковым шнурком.