Dado que la diplomacia y las finanzas carlistas necesitaban imperiosamente hacerse con una ciudad, a Zumalacárregui se le encargó la misión de la toma de Bilbao tras la exitosa campaña llevada a cabo en Gipuzkoa y Bizkaia. El bloqueo comenzó el 10 de junio de 1835. El día 12 se le ofreció a la ciudad la oportunidad de rendirse, amenazando con un duro ataque en caso contrario. El conde de Mirasol, jefe militar de Bilbao, respondió a la oferta de Zumalacárregui con una negativa rotunda. El día 14 comenzó el bombardeo, pero las baterías de la ciudad eran más fuertes que las carlistas y paradójicamente se produjeron más daños en las filas de los sitiadores que en las de los sitiados.
Zumalacárregui fue herido en la rodilla cuando dirigía el sitio desde el palacio de Begoña, el día 15, lo que le obligó a dejar el mando en manos de Eraso. El irremplazable líder carlista falleció a consecuencia de dicha herida en Zegama el día 24. El bombardeo de Bilbao continuó tras su muerte.
Plano de la villa y de Bilbao y sus inmediaciones Zumalacárregui había ordenado no atacar los emplazamientos civiles de la ciudad hasta tomar los bastiones que la rodeaban. Por el contrario, Eraso ordenó el bombardeo del centro de la ciudad el día 16. Mientras tanto, los bilbaínos esperaban refuerzos procedentes de San Sebastián y Santander para romper el sitio.
Los liberales intentaron entrar a Bilbao por Portugalete los días 18 y 24, pero los carlistas mantuvieron el sitio endureciendo los bombardeos, que ya habían alcanzado casas, iglesias y hospitales. Don Carlos se acercó al lugar el día 26 con el fin de analizar la situación. El bombardeo de Bilbao continuó cuatro días más, hasta que, el uno de julio, los carlistas se vieron obligados a levantar el sitio. Las tropas de los generales Latre, Espartero y La Hera, más numerosas que las de Don Carlos, habían logrado entrar en Bilbao.
El primer sitio de Bilbao finalizó con 31 muertos, 130 heridos y 11 presos en la ciudad. Se desconocen las bajas sufridas por los carlistas, pero la pérdida de Zumalacárregui resultó decisiva.