La leva bandita da Costantino XI tra i cittadini di Costantinopoli ebbe un esito modestissimo; appena 5.000 soldati, malgrado la popolazione, stimata in 70-1000.000 abitanti, potesse fornire almeno 20.000 uomini atti alle armi. I primi rinforzi, giunti alla fine del 1452, furono i 200 armigeri del legato pontificio Isidoro. Nel gennaio 1453 giunsero le due galere del genovese Giovanni Giustiniani con 700 uomini; con lui c'era anche il tedesco Giovanni Grant, esperto di artiglieria e ingegneria militare. Il Giustiniani, già noto condotiero, fu nominato comandante di tutte le difese e ai suoi genovesi affidò il delicato settore difensivo del Lycus. Nel complesso l'intera guarnigione imperiale, con il concorso dei monaci, di alcune centinaia di mercenari e Spagnoli guidati da don Francisco de Toledo, non doveva contare più di 8.000 uomini. L'esercito turco era costituito da tre categorie di soldati: i celebri giannizzeri, ben addestrati e di formidabile valore, che costituivano le formazioni regolari e ammontavano forse a 10.000 uomini; i basci-buzuk, reparti irregolari molto numerosi ma di scarso valore militare; le leve provinciali in gran parte reclutate in Anatolia. Secondo il cronista Niccolò Barbaro, le forze di Maometto ammontavano a 150.000 armati e a circa 200 navi, ma probabilmente in realtà non superavano il numero di 30.000 uomini e 120 navi.

L'elemento più importante dell'esercito turco era costituito dal numeroso parco di artiglieria. Il sultano disponeva di 12 o 13 grandi bombarde, di molte batterie di calibri minori il cui numero varia secondo le fonti da un minimo di 24 ad un massimo di 50, e di numerosi pezzi di calibro ancora più piccolo.

Non si hanno notizie certe sul numero di bocche da fuoco possedute dagli assediati, che doveva comunque essere molto più scarso.