Это была исключительно выгодная географическая точка на стыке Дельты и Верхнего Египта, между холмистой грядой Эль-Мукаттам, почти вплотную подступающей к реке с востока, и плато Гиза на западном берегу. Путь из Сиро-Палестинского региона на запад огибал Дельту, изрезанную каналами и затапливаемую осенними разливами, и пересекал Нил именно в этом месте, контроль над которым позволял доминировать в Верхнем и Нижнем Египте. Овладев в июне 640 г. Гелиополем, арабы нанесли поражение византийской армии на подступах к Бабальюну, после чего осадили крепость. Не имея осадной техники и не обладая навыками штурма укреплений, арабское войско простояло под стенами города с сентября 640 г. до апреля 641 г. Сдача Бабальюна была предопределена моральными, а не военными факторами: у осаждённых кончились припасы, началась эпидемия, а помощи извне ждать не приходилось. Гарнизон заручился правом беспрепятственного отступления. С падением Бабальюна Верхний Египет, отрезанный от империи, стал лёгкой добычей завоевателей. Военные действия переместились в район Александрии (июнь 641 г.), огромного города со 150-тысячным населением. Силами арабов штурм был невозможен, и из-за разлива Нила они отошли назад в Бабальюн. В феврале 641 г. умер император Ираклий, что серьёзно дезорганизовало византийскую оборону. Правительство императрицы Мартины, осуществлявшее регентскую власть при малолетних императорах (май-сентябрь 641 г.), чувствовало себя крайне неуверенно и опасалось ответственности за новые поражения от арабов, поэтому стремилось любой ценой обеспечить империи мир и стабильность. Патриарх Кир был возвращён из ссылки в Египет. В ноябре 641 г. он заключил договор с Амром об 11-месячном перемирии. По истечении этого срока византийцы обязывались сдать Александрию. Одни историки обвиняют Кира в предательстве, другие полагают, что патриарх надеялся получить год передышки, подавить монофизитскую оппозицию в Александрии и дождаться подкреплений из Kонстантинополя, после чего можно было бы отказаться от прежних обязательств, данных арабам. За этот год Амр завершил покорение Дельты и Верхнего Египта. Византийцы же считали, что основная угроза исходит со стороны Анатолии, и на этом направлении концентрировали элитные войска. Подкрепления в Египет не пришли, и в сентябре 642 г. византийский гарнизон оставил Александрию. Патриарх Кир умер, не дожив до этой катастрофы, в апреле 642 г. Амр не сделал византийскую столицу Египта своей резиденцией, поскольку, вероятно, не ощущал себя в безопасности в огромном городе, отделённом от Аравии нильской Дельтой. Арабским административным центром Египта стал военный лагерь Фустат (Миср), расположенный вдоль берега Нила непосредственно к северу от Бабальюна. Здесь в 642 г. Амр устроил свою резиденцию и первую в Египте мечеть. Прилегающие земли были разделены между арабскими племенами, расселившимися в особых кварталах. В августа 645 г. византийцы попытались отвоевать Египет. Экспедиционный корпус во главе с августалом Мануилом высадился с кораблей и при поддержке греческого населения Александрии овладел городом. Однако византийское войско жестокими грабежами настроило против себя коптские деревни Дельты. Коптский патриарх Вениамин встал на сторону Амра и пытался убедить мусульман в лояльности коптов. В сражении под Никиу византийцы были разбиты арабами и отступили в Александрию. В самом конце декабря предатель открыл городские ворота, последовал штурм, в котором погибла бóльшая часть византийской армии вместе с Мануилом; вся восточная сторона города сгорела, множество жителей было взято в плен и обращено в рабство. В наказание за нелояльность Амр повелел снести городскую стену Александрии. Такому же разгрому подверглись другие приморские города, поддержавшие ромеев.