Pada tahun 1092, Kılıç Arslan I kembali ke Anatolia selepas beberapa tahun berada di luar wilayah tersebut. Anak kepada Suleiman ibn Qutalmish ini mewarisi sebuah kerajaan yang masih muda dan belum benar-benar kukuh. Nicaea (İznik) menjadi pusat pemerintahannya.
Pada tahun 1096, gelombang pertama Perang Salib tiba di Anatolia. Tentera yang dikenali sebagai Perang Salib Rakyat (People’s Crusade), dipimpin oleh tokoh seperti Peter the Hermit, terdiri daripada orang awam dan pejuang yang kurang teratur. Kılıç Arslan menyerang mereka berhampiran Nicaea dan berjaya memusnahkan sebahagian besar tentera tersebut pada tahun 1096.
Namun, tentera yang datang selepas itu jauh lebih berbahaya. Pada tahun 1097, tentera utama Perang Salib tiba di Anatolia. Mereka terdiri daripada beberapa bangsawan Eropah yang membawa tentera dalam jumlah besar dan mendapat sokongan daripada Maharaja Byzantine Alexios I Komnenos.
Kılıç Arslan ketika itu sedang berkempen di kawasan lain dan terpaksa kembali dengan segera apabila mengetahui bahawa Nicaea sedang dikepung. Beliau cuba menyerang pasukan pengepung, tetapi mendapati tentera Salib terlalu besar untuk ditewaskan secara terus. Selepas beberapa pertempuran, Kılıç Arslan terpaksa berundur dan meninggalkan Nicaea.
Pada bulan Jun 1097, Nicaea diserahkan kepada Byzantine. Bagi Kesultanan Rum, kehilangan kota itu merupakan satu tamparan besar. Nicaea bukan sahaja pusat pemerintahan mereka, tetapi juga salah satu kota terpenting di barat Anatolia. Namun, Kılıç Arslan tidak memilih untuk mempertahankannya dengan mengorbankan seluruh tenteranya.
Sebaliknya, beliau mengubah strategi. Daripada cuba mempertahankan setiap kota, tentera Seljuk menggunakan kelebihan geografi Anatolia. Mereka berundur ke kawasan pedalaman, memusnahkan atau mengosongkan bekalan yang boleh digunakan musuh dan menyerang pasukan Salib ketika mereka bergerak melalui kawasan yang sukar.
Di Dorylaeum, berhampiran Eskişehir hari ini, Kılıç Arslan kembali berhadapan dengan tentera Salib. Pada 1 Julai 1097, beliau menyerang pasukan Salib yang sedang bergerak, tetapi tentera utama mereka akhirnya tiba dan memaksa tentera Seljuk berundur.
Walaupun Kılıç Arslan gagal menghentikan kemaraan mereka, beliau berjaya mengubah bentuk peperangan. Tentera Salib mungkin dapat menawan kota-kota, tetapi perjalanan melalui Anatolia menjadi semakin sukar dan mahal.
Selepas kehilangan Nicaea dan Dorylaeum, Kılıç Arslan tidak lagi berusaha mempertahankan wilayah barat Anatolia. Beliau mengundurkan pusat kekuasaannya ke kawasan pedalaman.
Kılıç Arslan akhirnya terus memerintah selama beberapa tahun selepas Perang Salib Pertama. Pada tahun 1107, ketika cuba menyeberangi Sungai Khabur dalam kempen menentang Mosul, beliau meninggal dunia selepas dikalahkan oleh Muhammad Tapar, putera Malik Shah.
Kılıç Arslan mungkin kehilangan Nicaea, tetapi beliau berjaya memastikan Kesultanan Rum terus hidup. Pusat kuasa Seljuk kini bergerak daripada kota di pinggir Byzantine ke kawasan pedalaman Anatolia. Perubahan inilah yang akhirnya menjadikan Konya pusat baharu kerajaan Seljuk dan membuka jalan kepada zaman kegemilangan Kesultanan Rum.
