在漫长的围城期间，君士坦丁堡的秘密军工厂完善了喷射这种物质的技术。拜占庭人继承了罗马帝国的应用工程技能，似乎研发了一种技术，用密闭的铜容器加热这种混合物，用手压泵对铜容器加压，然后将混合物从喷嘴释放出来，在喷嘴处就可以将这种液体点燃。在木船上操作易燃物、压力和火焰，着实需要精准的生产技术和技艺高超的操作人员。于678年打破阿拉伯人斗志的希腊火的秘密就在于此。

40年间，在君士坦丁堡遭遇的挫折让大马士革的倭马亚王朝哈里发们耿耿于怀。伊斯兰神学界感到不可思议，人类竟然没有渐渐全部皈依伊斯兰教或者屈服于穆斯林的统治。717年，伊斯兰世界进行了第二次，也是更坚决的一次尝试，一心要克服这个阻碍伊斯兰信仰向欧洲传播的障碍。阿拉伯人进攻时，拜占庭帝国内部恰好发生了动乱。新皇帝利奥二世于717年3月25日登基；5个月后，他发现，一支8万人的阿拉伯大军在君士坦丁堡陆墙全线掘壕据守下来，同时还有1800艘战船控制着海峡。阿拉伯人的战略比上一次进步了不少。穆斯林军队的统帅马斯拉玛很快意识到，攻城武器奈何不了君士坦丁堡的城墙；这一次必须对城市进行彻底封锁。他的军队带来了小麦种子，准备播种，这印证了他进行长期围困的决心。717年秋天，他们在城墙外开垦土地，播下种子，次年春天的收成将为军队提供粮食。然后他们安营扎寨下来，静观其变。拜占庭人用装备希腊火的战船发动突袭，取得了一些成功，但未能打破封锁。穆斯林对一切都做了精心准备，一心要打垮异教徒。

但随后，无法想象的巨大灾难不可避免，也无法逃脱地逐步降临到了阿拉伯人头上。根据他们史学家的记载，利奥二世通过超乎寻常的、按照拜占庭人的标准也算非常突出的外交欺骗手段蒙蔽了他的敌人。他说服了马斯拉玛，如果阿拉伯人销毁自己的储粮，并给守军一些谷物的话，他就能让城市投降。马斯拉玛照办之后，利奥二世就稳坐在城墙后面，不肯出来谈判。上当的阿拉伯军队没有做好过冬的准备，遭到了严冬的摧残。大雪覆盖地面达100天之久；骆驼和马匹逐渐被冻死。越来越绝望的士兵们别无选择，只能把死牲口吃掉。一向偏颇的希腊史学家暗示，阿拉伯军营里发生了更恐怖的事情。忏悔者狄奥法内斯 在100年后写道：“据说，他们甚至将死尸放在炉子上烘烤，将它们吃掉，还吃了发酵的粪便。”紧随饥荒而来的是瘟疫，还有成千上万人被冻死。阿拉伯人对博斯普鲁斯海峡令人震惊的寒冬毫无经验：地面被冻得铁板一块，无法挖坑安葬死者；他们不得不将几百具尸体海葬。第二年春天，一支庞大的阿拉伯舰队运载粮食和装备抵达，准备接应受到严酷打击的陆军部队，但也未能挽回败局。阿拉伯海军深知希腊火的厉害，卸载货物后就躲在亚洲海岸。不幸的是，有些船员是埃及基督徒，他们逃到拜占庭皇帝那里，将阿拉伯舰队的位置报告给他。帝国派出一队火船，袭击了毫无防备的阿拉伯舰队，将其全歼。从叙利亚赶来救援的阿拉伯陆军则遭到拜占庭步兵的伏击和屠杀。同时，意志坚定、诡计多端的利奥二世在和不信基督教的保加尔人谈判。他说服了保加尔人，让他们进攻城墙外的异教徒；2.2万阿拉伯人在随后的战斗中丧生。718年8月15日，也就是哈里发的军队兵临城下的几乎一年之后，他们放弃了攻城战，从海陆两路溃不成军地撤退。败军在安纳托利亚高原一路遭到袭扰，还有一个新的灾难在等待穆斯林的事业。有些船只在马尔马拉海被风暴摧毁；其他船只则被爱琴海的一次海底火山爆发毁灭，火山爆发令“海水沸腾，船只龙骨上的沥青熔化后，他们的船只与水手一起坠入深海”。