עם קבלת החלטת החלוקה של ארץ-ישראל בעצרת האו"ם (כ"ט בנובמבר 1948), אפשר היה לשער שעיקר המערכה הצבאית יתנהל על ירושלים ובתוכה. עם התחלת המלחמה חסמו הערבים את הכביש מהשפלה אל הבירה והצליחו לשים עליה מצור מוחלט. הרובע היהודי בעיר העתיקה נותק מהעיר העברית ומגיניו ניהלו מערכת-התגוננות נפרדת. מתוך 100 אלף יהודים תושבי ירושלים, ישבו 1700 יהודים בין חומות העיר העתיקה, מרוכזים ברובע מיוחד. על אלה הגנו 180 לוחמים בלבד, שנשקם דל והם מנותקים ממקורות אספקה ותגבורת. ב-19 במאי 1948 הצליח כוח יהודי להבקיע אל הרובע היהודי הנצור ולספק לו מעט ציוד ומזון. אולם כעבור מספר שעות נותק הקשר, והמצור על הרובע נמשך. ב-28 במאי, לאחר קרבות-גבורה נואשים מול יחידות הלגיון ואלפי ערבים בלתי-סדירים, נפל הרובע היהודי. נסיונות לפרוץ אל ירושלים הנצורה-המתגוננת מול התקפות הלגיון הערבי הירדני ויחידות של ערבים מקומיים, נערכו ללא הרף. קרבות-דמים התחוללו בין הכנופיות הערביות ובין מגיני השיירות. בנסיונות אלה, שבחלקם הצליחו, נפלו לוחמים ונהגים יהודיים רבים. בתחילת אפריל (1948) פתחו כוחות ה"הגנה" בשפלה ובמבואות העיר הנצורה במבצע-נחשון; כבשו את הקסטל ומספר רב של משלטים לאורך הדרך. ב-20 באפריל, לאחר שהצליחו כמה שיירות להגיע אל העיר, עם נשק ומזון, נסתיים המבצע והדרך נחסמה שנית. נסיונות לפרוץ אל הר-הצופים ולהשתלט על הדרך אליו נכשלו כתוצאה מהתערבות בריטית מזויינת. בראשית מאי כבשו מגיני העיר את שכונת קטמון ושכונות ערביות דרומיות אחרות ובכך טיהרו למעשה את ירושלים החדשה מכוחות האוייב. המצור על העיר נמשך, נסיונות הלגיון הערבי הירדני לפרוץ אליה נבלמו בעוז, משלא עלה בידם זממם, החלו הערבים בהפגזות טרור ממושכות על כל חלקי העיר, שהפילו קרבנות רבים בין האזרחים. מיום ליום דללו מקורות הלחימה והמזון בעיר הנצורה והמופגזת. מים חולקו במשורה. בתי החולים היו מלאים פצועים ועייפות הלוחמים הגיעה לשיאה. באחת משעותיה הקשות ביותר של העיר, נפרץ המצור על-ידי הקמת "דרך בורמה" הנודעת, היא הדרך שנפרצה בשטח ההפקר בין קווי החזית והביאה ישועה לעיר הנצורה.
ביום שבת, 17 ביולי 1948, נכנסה הפסקת האש בירושלים לתוקפה. נסיון ישראלי אחרון לפרוץ לעיר העתיקה בירושלים ולכבשה נכשל. העיר נותרה מחולקת בין ישראל לבין ירדן, עד איחודה מחדש במלחמת ששת הימים.