Los sitiados, negándose a rendirse, quedaron completamente aislados por tierra y mar.

El asedio marítimo y terrestre del Callao continuó hasta el 23 de enero de 1826, cuando finalmente las fuerzas realistas firmaron la capitulación, poniendo fin a la resistencia en la Fortaleza del Real Felipe.

La situación de estas tropas se hizo precaria en los meses siguientes, por las luchas políticas entre los líderes del Perú independiente, por los resultados adversos en la campaña militar contra el Ejército Realista, y por la grave escasez de alimentos y vestuario indispensable para la tropa.

[27]​ Cuando las tropas independentistas, ahora dirigidas desde Trujillo por Simón Bolívar, recuperaron Lima, en el Callao quedaron 2.000 soldados del bando patriota.

No obstante, las malas condiciones en que se hallaba esta guarnición no experimentaron mejora alguna, y hubo varias instigaciones sediciosas hacia las tropas del Callao para pasarlas al bando realista.

Para quebrar la resistencia realista, el Ejército Libertador, formado por grancolombianos y peruanos en su mayor parte, al mando del general venezolano Bartolomé Salom, estableció su campamento en Bellavista y procedió a cercar el recinto fortificado del Callao, bombardeando el puerto constantemente durante meses con fuego de artillería pesada.

Desde el mar los buques del bando independentista, al mando del almirante chileno Manuel Blanco Encalada[31]​ y compuesta por las flotas combinadas de Chile, Gran Colombia y Perú también atacaron sin pausa el reducto realista con sus cañones, pero los defensores contaban con la Fortaleza del Real Felipe, un bastión artillado para rechazar ataques por mar y que había sido pieza clave del sistema defensivo de España para sus colonias en el océano Pacífico, en tanto el recinto amurallado de la Fortaleza también dificultaba un asalto frontal desde tierra, todo lo cual junto a la voluntad inquebrantable de sus defensores hizo un cerco difícil y prolongado.

A los bombardeos del Ejército Libertador y la desnutrición generalizada se sumaron las epidemias que hacían más difícil la resistencia realista, sostenida solo por la terquedad fanática de su jefe, el brigadier José Ramón Rodil, y los severos castigos que este imponía a quienes intentasen amotinarse, fusilando continuamente soldados y civiles que intentasen desertar o colaborasen con el enemigo.

Se calcula que, de todos los refugiados civiles concentrados en el Callao, sólo la cuarta parte sobrevivió al asedio.

La asombrosa resistencia del jefe realista mereció que Simón Bolívar dijera a Bartolomé Salom después del triunfo, cuando este último pedía fusilar a Rodil: “El heroísmo no es digno de castigo”.