La fuente principal del asedio de Troya, entre la tradición oral y la leyenda, es la gran obra épica de Homero, La Iliada.
Sus 24 capítulos abordan el último año del asedio. En cualquier caso, fue escrita entre dos y tres siglos después de los hechos. Las excavaciones arqueológicas modernas han revelado una serie de estratos que identifican la existencia de diferentes ciudades construidas sobre el mismo lugar. El estrato asociado con el asedio es el séptimo.
Presenta restos de incendios y, de acuerdo con Homero, fue un gran incendio el que puso fin al sitio. Los expertos coinciden en que los restos calcinados del séptimo estrato tuvieron lugar alrededor del año 1184 a.C. Según Homero, el sitio de Troya por parte de los griegos duró 10 años, luego debió comenzar alrededor de 1194 a.C.
Con toda probabilidad las operaciones se desencadenaron por motivos económicos. Situada en la entrada sur al Helesponto (los Dardanelos), Troya controlaba la importante ruta comercial entre Oriente y Occidente, esto es, entre el mar Negro y el Mediterráneo. A lo largo de dicha ruta viajaban productos como cereales, metales preciosos o madera para la construcción de barcos. Troya tenía una alianza con algunas ciudades estado vecinas y los griegos vieron esto cada vez con más recelo respecto de su posición en el Mediterráneo.
Según Homero, la causa del conflicto fue el rapto de Elena, esposa del rey Menéalo de Esparta, por Paris, el hijo del rey Príamo de Troya. Elena huyó a Troya, quizá con parte del tesoro de Menelao. Según Homero, las ciudades estado de Grecia enfurecieron por este motivo y proporcionaron contingentes de tropas y 1200 barcos que fueron puestos al mando de Agamenón, hermano de Menéalo. Los mayores héroes griegos eran Aquiles, rey de los mirmidones de Tesalia, y Ulises, rey de Ítaca.
Del lado troyano los héroes eran Héctor, hijo de Príamo, y Eneas, hijo de Venus y Anquises. Tras unas operaciones infructuosas de tomar Troya por asalto, los griegos acordaron poner un sitio formal, que al parecer no fue hermético. Los troyanos disfrutaron de la posibilidad de comunicarse por tierra con el interior sin muchas dificultades. Homero indica que los barcos fueron sacados a tierra firme y protegidos por parapetos.
Las diferencias entre Aquiles y Agamenón provocaron la división de los griegos, lo que permitió a Héctor y a los troyanos atacar y destruir parte de los barcos griegos sacados a tierra. Tras las muertes de una serie de figuras prominentes de cada bando (incluido Héctor y Aquiles), los griegos se vieron en una situación desesperada, pese a que los troyanos también estaban agotados por lo prolongado del asedio.
Entonces propuso Ulises llevar a efecto una estratagema con un caballo de madera gigante. Abandonado en el campo, contenía en su interior a Ulises y a un grupo de guerreros griegos. El resto del contingente griego subió a bordo de sus barcos y se marcharon. Los troyanos pensaron que los griegos se habían dado por vencidos, y al ver el caballo pensaron que se trataba de algún gesto de significado religioso, así que entraron el trofeo al interior de la ciudad.
De noche, Ulises y sus guerreros salieron del caballo, hicieron señales a la flota griega, que se hallaba frente a la costa a la espera, y abrieron las puertas de la ciudad. Los troyanos fueron totalmente sorprendidos y la ciudad fue quemada. Hay quien ha sugerido que el caballo de Troya que puso fin al asedio era en realidad una gran torre de sitio de madera cubierta por cueros de caballo que protegían a los que estaban en su interior. Alegan que la torre fue colocada contra la parte occidental de la ciudad, la más débil de las murallas que protegían la ciudad.
Otros piensan que el caballo de madera se refiere a algún tipo de ariete, o incluso a una puerta de la ciudad que tenía dibujada un caballo y que fue abierta por un traidor troyano. En cualquier caso, como consecuencia de su victoria, los griegos se aseguraron el control sobre la ruta comercial de los Dardanelos hasta el mar Negro.