W obliczu zagrożenia, jakie niósł zwycięski pochód armii Bohdana Chmielnickiego, do Zamościa przybył Jeremi Wiśniowiecki, by przygotować miasto do obrony i tu organizować obronę kraju. Porządnie opatrzył twierdzę, zwożąc żywność, podnosząc stan liczebny załogi i paląc celowo przedmieścia. Mianowany jednak wodzem naczelnym, z 5-tysięczną jazdą (sformowaną częściowo w Zamościu) udał się 27 X na elekcję do Warszawy.
Wcześniej 10 X stawił się w mieście z własnym oddziałem 1,5 tys. piechoty niem. Ludwik Weyher kasztelan elbląski, obejmując dowództwo twierdzy i przystępując do intensywnych przygotowań do obrony. Miasto rozporządzało siłą 2120 piechoty (wśród nich rota węgierska), 200 rajtarów, ponad 1400 szlachty, ok. 1000 mieszczan, straży miejskiej, studentów na czele z rektorem Janem Kowalskim, chłopów (wśród obrońców był przyszły król Jan III Sobieski), a także 65 działami i moździerzami oraz dobrze ufortyfikowanym miastem. Jazdę wyprowadzono jednak z miasta, będącą zawadą podczas oblężenia.
Mimo zadowalającej liczby obrońców, siły ognia, stanu fortyfikacji (zatarasowano bramy), Zamość był ponad miarę przepełniony uciekinierami z Ukrainy, Podola, Wołynia (nie tylko w domach po trzechset i więcej, ale po ulicach, pod murami, pod płotami, na dachach pełno było ludu) i nie miał większych zapasów żywności.
Chmielnicki nadciągnął 6 XI do Łabuniek, gdzie stanął kwaterą, żądając okupu. Wobec odmowy, następnego dnia otoczyły miasto kozacko-tatarskie wojska w sile 100 tysięcy, a sam Chmielnicki przed południem osobiście stanął na przedpolu. Z Chmielnickim przybył Tuhajbej ze swoją ordą oraz znani z okrucieństwa: Krzywonos i Czarnota. Oblegający przekopali groblę i spuścili wodę ze stawu od południa twierdzy (obrońcy skoncentrowali tam 1800 obrońców). Rozpoczęli regularne ostrzeliwanie Zamościa, nie przynoszące pierwszego dnia większych strat (nie mieli wystarczającej artylerii oblężniczej). Późną nocą 9 XI zaatakowali miasto od Przedmieścia Janowickiego, również bezskutecznie. Chmielnicki znając siłę twierdzy i panujące w niej warunki, nie przystąpił do generalnego szturmu. Postanowił odtąd blokować twierdzę, śląc kolejne listy z groźbami i propozycjami okupu. Jego oddziały plądrowały okoliczne tereny w promieniu kilkudziesięciu kilometrów. W mieście mimo skutecznej obrony, a nawet udanego wypadu na Janowice, sytuacja stała się tragiczna. Głód, epidemia i związana z nią duża śmiertelność sprawiły, iż sami oblężeni podjęli pertraktacje i po rokowaniach zgodzili się na stosunkowo niski okup 20 tys. zł (Chmielnickiemu odpowiadało zakończenie oblężenia przed nastaniem zimy). Na sumę tę złożyli się: szlachta i duchowieństwo (6600 zł), mieszczanie nacji polskiej (5500 zł), Szkoci i Niemcy (4500 zł), Żydzi (3000 zł) i Ormianie (359 zł!). Chmielnicki uwolnił także 20 szlachcianek, a dla mieszczan urządził wyprzedaż zrabowanych kosztowności. Wbrew układowi, dopiero po dwu dniach ustąpiła artyleria (23 XI), następnie 24 XI główne siły kozacko-tatarskie.
Zamość poniósł duże straty Ludzie pochorzeli, trupa wszędzie pełno, niedostatek piwa, chleba i inszej żywności, konie i dobytek od niedostatku pozdychały, pełne ich ulice i rynki, zaczym smród wielki i nieznośny - relacjonował poseł królewski. Uszkodzony został pałac, Kolegiata, kościół franciszkanów i 10 kamienic. Wraz z przedmieściami spłonął kościółek św. Katarzyny (spalony z konieczności przez samych oblężonych) i pałacyk na Zamczysku. Zamość nie został jednak zdobyty, a jego obrona zatrzymała zwycięski pochód Chmielnickiego, który stąd rozpoczął odwrót na Ukrainę. Pod Zamościem miało polec ok. 3 tys. Kozaków i Tatarów, pochowanych wg tradycji na cmentarzu tatarskim (osobne hasło). Duńczewski w swoim kalendarzu (1730) podaje, iż Chmielnicki stracił pod Zamościem 35 tys. wojska, natomiast w Zamościu zginęło tylko 17 (?!). Od 2003 organizowane są widowiska historyczne "Szturm twierdzy Zamość, A.D. 1648".

 !!! Wg Pamiętnika Mikołaja Jemiołkowskiego w 1648 miał zginąć pod Zamościem uczestniczący wraz Chmielnickim w oblężeniu  znany z okrucieństwa Tuhaj-bej (1601-1651) przywódca tatarów krymskich, grany w Ogniem i mieczem przez D. Olbrychskiego, Wg historyków stało się to pod Beresteczkiem. Jak pisze o tym Jemiołkowski -  Sam pierwszy sułtan i wódz tatarski pod Zamościem zabity, wierutny imienia polskiego nieprzyjaciel (...). co z swoją hałastrą mieczem i ogniem dwory, gumna, karczmy, kościoły i wsie pustoszył (...), ubogich i bogatych w pień ciął, dziewki zniewalał, krew chrześcijańską okrutnie rozlewał.
 * A. Cellarius - Kozacki wódz Bohdan Chmielnicki  z licznym wojskiem obległ Zamość, jednak liczni  szlachetnie urodzeni w umocnionym i dobrze uzbrojonym  mieście zamknęli się i obronili.