Строители Луисбурга обратили особое внимание на охрану входа в гавань, постаравшись заблокировать его огнём тяжёлых орудий с Островной батареи (расположенной в устье гавани), с Королевской батареи (построенной на северном берегу, в стенах города), а также батареей ля Граве в восточной части набережной города и Циркулярной батареей в промежутке между бастионами Дофина и Принцессы Деми. Однако, помимо того, что укрепления находились в довольно плохом состоянии, они обладали рядом довольно слабых мест. Особенно большое беспокойство вызывал перепад высот от бастиона Короля к гавани, что подставляло этот бастион и низменный бастион Принцессы Деми под артиллерийский огонь с близлежащих холмов. Кроме того, большой пруд между бастионами Короля и Дофина ликвидировал защитные возможности гласиса.
12 мая англичане приступили к строительству лагеря и выгрузке припасов. Колонисты сразу показали свою недисциплинированность — у северо-восточной оконечности гавани был разграблен и сожжен французский провиантский склад. В свою очередь, французы, опасаясь, что изолированная Королевская батарея станет легкой добычей многочисленного врага, решили эвакуировать ее защитников в город, захватив с собой запасы продовольствия и военного имущества, однако оставив на месте сами пушки, порох и ядра (только заклепав орудия).
Памятуя о затратах на строительство этой батареи и о ключевой роли, которую она играла в защите гавани, французы не стали разрушать ее, так что она могла быть легко включена в защиту города. Через два дня после высадки Уильям Воган и около десятка человек, вместе с ним копавших ров недалеко от Королевской батареи, заметили отсутствие столбов дыма над французскими позициями. Воган и его партия вошли на брошенные укрепления; вскоре они отразили несколько попыток французов подойти на лодках, видимо, с целью вернуться за оставшимися припасами. Этот легкий захват важной наблюдательной батареи поднял моральный дух англичан и предоставил неожиданный подарок для артиллеристов Новой Англии и их осадной линии, которая представляла собой нерегулярную серию батарей, окопов и дозоров. Главный лагерь британцев располагался у устья ручья, известного как Фрешуотер (Пресноводный).
Вскоре кузнецы смогли расклепать французские пушки и на Луисбург посыпались ядра, в ответ осажденные отвечали с Островной батареи и с городских стен. Перекинуть часть пушек через болото на другую сторону помог кораблестроитель из Нью-Хэмпшира лейтенант-колонель Натаниэль Месерв. Он соорудил большие сани с широкими полозьями, на которые клали по три орудийных ствола. Вес пушек оказался распределен на большую площадь и орудия смогли перетащить на другую сторону. Французы, которые считали, что установка пушек на другой стороне болота «сопряжена с невероятными трудностями, так как не было никакой возможности использования лошадей или быков» были очень неприятно удивлены. Они убедились, что невозможное — редко, но возможно; город стал обстреливаться с двух сторон.
К концу месяца стороны настолько сблизились, что стала возможной перестрелка из мушкетов и пистолей. Бомбардировка стала повседневностью: «пушечные ядра мелкокалиберных переносных мортир с рёвом падали на Лодочной стороне… Женщины и дети слышали их свист и кричали… когда наши бомбы рвались среди них». Спасало французов до поры до времени лишь то, неопытные артиллеристы Новой Англии совершенно не представляли, как и сколько отмерять пороха для прицельной стрельбы. Именно из-за этой же причины, не менее девяти пушек и одна большая мортира взорвались при перестрелке с французами.
31 мая бойцы Новой Англии открыли пятую батарею напротив западной части города, где они установили 42-фунтовые орудия, доставленные с Королевской батареи. Ее огонь по юго-западной части гавани оказался наиболее эффективным в отношении бастионов Дофина, Принцессы Деми и прилегающей Циркулярной батареи. От ответного огня французов жертв практически не было, а вот болезни сыграли свою роль. Причины этого оказались простыми: «Здесь земля холодная и сырая… Вода здесь… красновато-угольная и стоячая… Нет кроватей для лежания и нет палаток, чтобы укрыться от росы и туманов… Наша провизия представлена главным образом плесневелым хлебом без соуса». Многие свалились с дизентерией, известной как «кровавый понос», хотя мало кто умер от нее в итоге. Пока бомбардировки со стороны армии Новой Англии продолжались, Луисбург с отчаянием смотрел на море, ожидая помощи.
Еще в апреле 30-пушечный французский фрегат «Реноме» пытался прорваться в гавань Луисбурга, но блокирующие эскадры не пустили его в гавань Габарус. За первые две недели британцы взяли 10 призов — в основном акадские габары с провиантом. Только два француза смогли с помощью тумана пробиться в гавань и разгрузиться там.
19 мая у берегов Кейп-Бретон появился 64-пушечный «Вижилан» под командованием Александра Буадекура, маркиза де Мезонфора. Корабль этот был построен в Бресте в 1744 году и имел следующее вооружение — на нижней палубе двадцать четыре 24-фунтовых орудия, на средней — двадцать шесть 12-фунтовок, а на квартердеке и форкасле — четырнадцать 6-фунтовок. 30 мая французский корабль проследовал к Луисбургу, где обнаружил «Мермейд» и пустился в погоню за фрегатом, ведя огонь из погонных орудий. Вскоре появился «Ширли-Галлей», который присоединился к бою, потом из тумана на всех парусах появились «Сюперб» и «Элам». Француз сделал поворот оверштаг, и, отстреливаясь, взял курс на Старый Свет. Несмотря на абсолютную неожиданность нападения, бой с превосходящими силами длился целых два часа. В результате англичане, потеряв 30 человек убитыми и большое количество раненными, все же смогли захватить француза. На утро «Вижилан» был в качестве военного трофея проведен мимо французских батарей, причем его буксировали два английских шлюпа. Успех был полным. Корабль включили в эскадру Уоррена.
Вместе с «Вижиланом» к англичанам попали 1000 бочек пороха, а также 22 бронзовые мортиры и запас провианта на полгода, так необходимые гарнизону Луисбурга. Кроме того — на французском корабле перевозились 300 солдат французской морской пехоты — пополнение гарнизона крепости.
На следующий день Уоррен получил подкрепления — 60-пушечные «Принсесс Мэри», «Кентербери», «Сандерленд», 50-пушечный «Честер», а также 40-пушечные «Гектор» и «Ларк». Преимущество в силах у англичан стало подавляющим. Теперь коммодор имел в водах у Ньюфаундленда 11 линейных кораблей (считая и захваченный «Вижилан») и 6 фрегатов, а также мелкие приватирские суда.
Узнав об усилении Уоррена, Дюшамбон послал парламентеров обсудить условия капитуляции. К ярости английских ополченцев, которые ждали грабежа как манны небесной, военный гарнизон французов получил право выйти из крепости с воинским почестями, а жители Луисбурга должны были быть репатриированы во Францию со всем их движимым имуществом. Состоялось небольшое неприятное объяснение между Уорреном и Пепперреллом по поводу условий капитуляции. Но в конце концов, по воспоминаниям Ширли, «наша армия вступила в Луисбург, осыпанная цветами, под барабанный бой и звучание труб, в сочетании с пением флейт». Таким образом, войска колонистов прославили себя «величайшим завоеванием, которое когда-либо было совершено парнями из Новой Англии», а «французские мужчины, женщины и дети, глядя на этот парад, выглядели потрясенными».
