Уже с конца 60-х годов арабы переходят к энергичному натиску на крупнейший из сицилийских городов, находившихся под византийской властью, — на Сиракузы. Сперва они уничтожили посевы вокруг города, затем заняли предместья и после этого приступили к осаде. Византийцы оказали упорное сопротивление: осада длилась девять месяцев. Население, лишенное подвоза, питалось травой, шкурами животных, истолченными костями, но не сдавалось. 21 мая 878 г. арабы внезапно ворвались в полуразрушенную башню, прикрывавшую брешь, пробитую в стене осадными машинами; незначительный отряд греков, оборонявших башню, был перебит; через брешь арабы вступили в Сиракузы. Защитники города были перебиты или взяты в плен, лишь нескольким воинам удалось бежать и добраться до Монемвасии, где в то время медлил друнгарий флота Адриан, давно уже посланный на выручку осажденных Сиракуз.
В начале 80-х годов византийцам удалось одержать несколько небольших побед в Сицилии; они упорно отстаивали область Катании и Таормины и отражали отряды арабов, пытавшиеся уничтожать посевы и вырубать деревья; около города Кальтавутуро они в 882 г. разбили наголову арабские войска. Однако об отвоевании острова уже не приходилось и думать, да и сохранить оставшиеся владения византийцам удавалось лишь потому, что внутренняя борьба разъединяла силы мусульман: сицилийские правители в середине 90-х годов заключили перемирие с греками, а затем подняли восстание против африканских властителей, господствовавших над Сицилией. Только в 900 г. Абу-л-Аббас, сын правителя Африки Ибра-хима, сумел подавить восстание сицилийских арабов и вновь подчинить остров Африке; по-видимому, византийцы намеревались оказать какую-то поддержку восставшим, хотя и не слишком действенную и, как обычно, с опозданием: в Регии и Таормине были сосредоточены византийские отряды, а флот из Константинополя прибыл к Мессине.
Сразу же после победы над восставшими Абу-л-Аббас двинулся против Таормины и Катании, но стояла уже поздняя осень, и он ограничился несколькими стычками и уничтожением виноградников. На следующий год Абу-л-Аббас действовал успешнее: переправившись через пролив, он занял Регий, а затем нанес поражение византийскому флоту, подошедшему к Мессине. В 902 г. отец Абу-л-Аббаса Ибрахим уступил престол сыну,а сам, объявив священную войну, двинулся в Сицилию и осадил Таормину. Снова Константинополь медлил с присылкой подкреплений, и 1 августа 902 г. Таормина сдалась. Единственное, на что решилось правительство Льва VI, это обвинить в измене тех командиров, которые избегли плена в Таормине и возвратились в Константинополь; они были приговорены к смертной казни, которую, впрочем, под давлением Николая Мистика Лев заменил пострижением. Теперь в руках византийцев оставалось лишь несколько незначительных укреплений в Сицилии, практически не игравших никакой роли. Захватив Сицилию, арабы стремились укрепиться в Южной Италии, где политическая обстановка, казалось, всемерно благоприятствовала их успехам. В Южной Италии сталкивались интересы различных политических сил: помимо византийских владений, здесь существовали независимые лангобардские герцогства, нередко враждовавшие между собой. На влияние в этих областях претендовали франкские императоры, власть которых, однако, с середины IX в. значительно ослабела; за политической борьбой в Южной Италии внимательно следила и папская курия, которая во второй половине IX в. пыталась играть самостоятельную роль. Даже перед лицом арабского натиска все эти государства не могли прекратить раздоры и добиться единства действий.
Важнейшими опорными пунктами арабов в Южной Италии были Бари и Тарент. В 867 г. по просьбе южноитальянских государств против арабов двинулся франкский император Людовик II, которому поражение. Действия Людовика и его итальянских вассалов осложнялись отсутствием у них флота; их, правда, поддерживали венецианцы, но венецианские корабли после первой же победы над арабами у Тарента возвратились восвояси: по-видимому, венецианское купечество, продававшее арабам рабов и корабельный лес, не было заинтересовано в окончательном разгроме мусульман. К тому же перспектива усиления власти Людовика в Италии не привлекала правителей республики св. Марка. В этих условиях было вполне естественным заключение союза Людовика с константинопольским василевсом, тем более что византийский престол перешел в 867 г. в руки нового императора — Василия I. Достигнутый союз предполагалось скрепить браком дочери Людовика Ирменгарды и сына Василия Константина (впрочем, этот брак так и не состоялся).