На 24 март 1201 г. Цар Калоян превзема Варна от византийците. През 1201 година България, под управлението на цар Калоян, е във възход. Морският град е за кратко присъединен към Второто българско царство след въстанието на Асен и Петър, но византийците успяват да си го върнат обратно.
Овладяването на Варна – последното селище на северното черноморско крайбрежие под византийски контрол, се превръща в задача от важно стратегическо значение за наследилия братята си цар Калоян. Спечелването на една от най-силните и добре укрепени византийски крепости би укрепило източния фланг на страната и осигурило защита срещу набезите от Константинопол и Одрин.
Цар Калоян обсажда Варна от 3 страни. Гарнизонът оказва силна съпротива. Тогава българите построяват висока обсадна кула колкото стените и я преобръщат в рова. Така тя се закрепя на стената на крепостта и по нея българите нахлуват в крепостта, като я превземат за 3 дни. Калоян заповядва пленените ромеи да бъдат хвърлени в рова и да бъдат затрупани живи с пръст. Георги Акрополит пише: „Той отмъщавал прочее, както казва, за злините, които император Василий извършил спрямо българите. И като казвал, че Василий се нарекъл Българоубиец, себе си назовавал Ромеоубиец“.
За обсадата на Варна пише византийският историк Никита Хониат: „Без да се уплаши от светостта на деня (било Великден) и без да се засрами от името Христово, което той (т.е. цар Калоян) произнасяше само с уста, подтикван от кръвожадни демони, блъскаше в рова всички, които беше заловил живи, и хвърляше пръст, докато изпълни рова. Така мястото стана общ гроб. След като разруши крепостните стени, той се завърна в Мизия, като отпразнува деня с такива жертви и кървави помени.“ В края на 1201 г. между България и Византия започват преговори за мир. Мирът е сключен в началото на 1202 г.
