可能为帝国军队提供庇护的乡村别墅拆除了，另外还加固了自己城市的防御设施。这些武装力量的指挥权最后被交给了佩鲁贾的雇佣军首领马拉特斯塔·巴廖尼（Malatesta Baglioni），他的父亲就曾经参与过针对美第奇的战斗，这次他为佛罗伦萨效力就是要顺势回到自己的城市重掌大权。与此同时，最具独创性的米开朗琪罗被指定监督防御工程，他那充满启发性的雕塑《大卫》此时就竖立在市政厅。[1]

根据米开朗琪罗的建议，城市的防卫城墙应当延伸至将圣米尼亚托山也包括进来，而教堂的钟楼应当加装混凝土垫层以抵挡炮火的攻击。在这些工程将近完工之前，米开朗琪罗突然失去了勇气，逃出了佛罗伦萨。虽然没过几天他又回来了，但是并没有重新承担起丢下的责任。他的这种表现后来被归因为艺术家的古怪脾气而非临阵脱逃，所以很快就得到了原谅。

到此时为止，教皇已经获得了奥朗日王子的协助。当初这个冒险家带领帝国军队攻陷了罗马，现在又是他，带领着一支同样目无法纪、主要由西班牙人组成的队伍来攻打佛罗伦萨了。这支队伍于1529年初秋时节抵达了佛罗伦萨外围的山坡。据说当时他们对城内大喊：“佛罗伦萨，把你们精美的锦缎都搬出来吧，我们要用长矛丈量你们的布料。”尽管这支军队有四万人之众，王子仍然不认为他的手下强大到能够听从命令打赢一场攻坚战，所以最后还是决定采取围城的策略，把佛罗伦萨耗到弹尽粮绝、主动投降。

多亏了有军事才能且英勇无畏的佛罗伦萨将领弗朗切斯科·费鲁齐（Francesco Ferrucci）[2]组织突击队保证了城内供给线路的畅通，佛罗伦萨才能在围困之下坚持十个月之久。不过到了1530年8月3日，费鲁齐在皮斯托亚附近山区里一个叫加维纳纳（Gavinana）的村子中陷入一队西班牙士兵的包围，最终被乱刀砍杀了。他的牺牲也导致佛罗伦萨的彻底崩溃。没过几个星期，投降似乎成了必然的选择。虽然马拉特斯塔·巴廖尼走在街上时还戴着写有“自由”（Libertas）字样的帽子，但是背地里他已经和敌人达成了秘密协定。市民们都在遭受着瘟疫和饥饿的折磨；有些沿街乞讨的可怜人甚至叫喊着只有美第奇回归才能不再挨饿。贝尔代托·瓦尔基（Benedetto Varchi）记录说：

所有人都要被恐惧和困惑逼疯了。没有人知道该说什么，做什么，或是去哪里。有些人想要逃跑，有些人开始躲藏，还有些人则到市政厅或教堂里寻求庇护。大多数人选择听天由命，过一个小时算一个小时，等待他们的可能只有死亡，而且是最可怕、最残酷的死法。

弗朗切斯科·费鲁齐牺牲几周后，一个由佛罗伦萨市民组成的代表团同意接受皇帝和教皇代表提出的投降协议。他们被迫交出50名人质作为如约支付巨额赔偿款的保证；把仍由佛罗伦萨占领的堡垒都移交给帝国军队；释放所有被关押的美第奇支持者；只有满足这些条件，城市的自由解放才会获得保障。同时教皇还承诺宽恕所有“市民带来的伤害”，教皇会以“他一贯的关爱和仁慈之心”来对待他们。虽然没有哪一方会指望教皇遵守这一承诺，后来事实也证明，教皇的确再一次食言了。

查理五世的代表进入佛罗伦萨一个星期之后，市民们被召唤到市政厅广场上举行市民议会，内容是投票决定建立最高司法委员会。随后一个由美第奇控制的最高司法委员会组建了起来，教皇的一名坚定支持者被任命为首席执政官。而在帝国军队逼近佛罗伦萨之前就逃离这里的弗朗切斯科·圭恰迪尼也被请回来负责监督“改革”和报复措施的执行。

圭恰迪尼在9月24日到达时就发现：

这里的人民已经疲惫不堪，资源也已经消耗殆尽，佛罗伦萨城外几英里之内的乡镇都被摧毁了，很多佛罗伦萨辖属的乡村里，农民数量锐减，几乎没有多少老百姓能幸存下来。

连圭恰迪尼自己的乡村别墅也被毁了。他很快就下定决心，如果这个国家还想重新“振兴起来，温和的手段是没有任何作用的”。所以，他后来也不再采取什么温和的手段了。一个被称作“愤怒者”（Arrabbiati）的极端反教会团体的首领弗朗切斯科·卡波尼（Francesco Capponi）受到了酷刑的折磨，并最终被处决。他的一些支持者也落得相同的下场。新当选的首席执政官拉法埃拉·吉罗拉米（Raffaele Girolami）也被判处了死刑，不过最终减轻为终身监禁。还有大批市民领袖被判处了永久流放。

为了取代这些人在城市政府中的位置，教皇让此时已经19岁的亚历山德罗·德·美第奇（Alessandro de’Medici）回到佛罗伦萨。教皇不但从查理五世手中为这个有着浓黑卷曲头发的年轻人买下了彭内公国（Dukedom of Penne），还希望他将来可以迎娶皇帝的亲生女儿玛格丽特（Margaret）。

教皇余生再也没有回过佛罗伦萨，然而这个城市的未来就这样被他果断粗略地确定了下来。教皇又把另一个美第奇家族的私生子伊波利托封为枢机主教——虽然这个乐观、爱交际、奢侈纵欲的年轻人并不喜欢这样的安排——然后就开始把全