كانت مسالة استعادة بغداد بالنسبة للسلطان امرا يحتل اهمية كبرى، خاصة وان سيطرة الصفويين لتلك المدينة، قد شجعهم على مد تحرشاتهم إلى بعض المناطق الشرقية في الاناضول. وقبل أن يباشر مراد بمشروع الحملة على بغداد، قاد جيشه في ربيع سنة 1635م متوجها نحو الاقسام الشرقية من اسيا الصغرى لإبعاد الصفوين من المدن التي كانت ضمن حدود الدولة العثمانية والتي دخلوها مستغلين فترات الفوضى التي عانت منها الدولة. وما أن حلت سنة 1638 حتى شرع مراد بالتوصية لإعداد حملة لاستعادة بغداد من ايدي الصفويين، وبدأت الاستعدادات في الاناضول للحملة التي كلف بها الصدر الاعظم بايرام باشا التي شملت الذخائر، وتوفير مستلزمات النقل البري والنهري وتم انشاء 800 مركب فضلا عن توفير مخازن تموينية رئيسة لإسناد الحملة واقعة في بير جك وديار بكر والموصل بشكل خاص لكونها واقعة بالمحور المؤدي الى بغداد. اشرفت الاستعدادات المتعلقة بحملة استرداد بغداد على نهايتها في اوائل شباط 1638م، وأمضى الجيش في اسكودار مدة تسعة وعشرين يوما، تم في اثنائها انجاز مختلف الامور المتعلقة بحركات الحملة واختيار الطريق الذي ستسلكه القوات ومناطق راحتها، وقد قسم الطريق ما بين اسكدار وهدف الحملة النهائي، بغداد، إلى مائة وإحدى وعشرين مرحلة خلال خمسة عشر يوما، ثم تتوقف للراحة في محطات اعدت مسبقا. كان هدف السلطان من وراء هذا التقسيم المحافظة على النظام وروح الضبط في الجيش وعدم ارهاقه لحين الاطباق على الهدف المحدد، وتمشيط ودراسة الاوضاع العامة في مناطق الدولة التي تمر منها قوات الحملة واقرار الأمن والاستقرار فيها. وعلى امتداد سير الحملة وجهت عناية خاصة لحالة الطرق وتحسينها. تحركت الحملة من اسكودار في 8 ايار 1638، وبعد ان قطع عدة مراحل توقف في جافيد خاني، التحق بالجيش بلغار احمد باشا بيك طرابلس السابق، وواصلت القوات تقدمها فوصلت الى كوك ميدان بالقرب من حلب، في 11 تموز، حيث استراحت فيها القوات العثمانية مدة ستة عشر يوما، وفي هذا الموقع انضم إلى قوات الحملة جيش من مصر يقوده رضوان بك، وقد بلغ عدد هذا الجيش عدد هذا الجيش 1500 رجل ارسلهم والى مصر سلطان زاده، مساهمة مع السلطان لاسترداد بغداد. وصلت القوات العثمانية الى بيره جك قرب نهر الفرات في 19 تموز، ومكثت فيها خمسة ايام، وفيها اتخذت الترتيبات لعبور الجيش نهر الفرات، فبني جسر من اربعين طوافة عبرت عليه القوات العثمانية، في حين عبر السلطان إلى الجانب الثاني في زورق خاص يرافقه المفتي يحيى افندي، وفي خلال فترة التوقف هذه، تم نصب خمسة مدافع كبيرة، اثنان منها بحشوة عشرين اوقية من البارود وثلاثة بحشوة ثمانية عشر اوقية، كما التحق بالجيش في هذا الموقع بكلر بيك سيواس واسير بوزاوق شمس بك زادة، وفي موقع قريب، تم بناء ثمانمائة زورق لنقل الذخيرة والتموين واصل السلطان سيره وبعد اسبوع واحد، وصل الجيش إلى منطقة جلاب، وفيها توفى الصدر الاعظم بيرم باشا، وعين لمنصب الصدارة العظمى والي الموصل، طيار محمد باشا، وعين بصفة مؤقته قره مصطفى باشا. وصل الجيش إلى ديار بكر في 14 ايلول وكان في استقباله امير الصحراء ابن ابي ريشة، وعسكر فيها لمدة تسعة ايام واثناء وجود الجيش في ديار بكر التحق بالسلطان الصدر الاعظم الجديد على رأس جيش كبير، وقبل التحرك نحو الموصل، جرى تنظيم السير بحيث يكون كل من أمير الصحراء ابن أبي ريشة وباشوات حلب وطرابلس الشام على مقدمة الجيش، تحت امرة والي ديار بكر درويش باشا، وامرهم بالتوجه نحو بغداد كقوة استطلاعية. وفي منطقة حكمية، والتي وصلها الجيش، قدم عرب البادية إلى مقر القيادة وهم يصحبون خمسمائة اسير من القزلباش أسروا قرب بغداد وقد أمر السلطان بإعدامهم جميعا، وبعد مرحلتين أي في كفر زمان، جري عبور نهر دجلة بدون جسر، ودخل الجيش العثماني مدينة الموصل، وعسكرت فيها القوات للراحة واتخاذ الاجراءات النهائية لمدة عشرة ايام، وفي الموصل استقبل السلطان سفيرا من ملك الهند، وهو يحمل رسالة إلى السلطان مع هدايا ثمينة. وإن السبب في تلك السفارة، يعود إلى سماع ملك الهند بنبأ حملة السلطان ضد الصفويين لاسترجاع بغداد، ولذا فقد اشار ملك الهند في كتابه المرسل إلى السلطان انه بدوره قد حشد قواته لمهاجمة قندهار واستعادتها من الصوفيين، وقد كان لهذا النبأ وقع طيب في القيادة العثمانية. ثم غادر الجيش العثماني الموصل زاحفا إلى بغداد فوصل كركوك، التي أمضت فيها القوات يوما واحدا للراحة، ثم تحرك الجيش من كركوك وصل الى طاش كوبري، حيث امر الجيش بالتحشيد والراحة ليوم واحد، وهنا وصل إلى السلطان خبر انتصار حاكم اخسخة سفر باشا، على حاكم روان الصفوي، واستولت على ذلك الموقع، كما وصلت أيضاً انباء نجاح الغارة العثمانية على منطقة شهرزور. عبر الجيش العثماني بعقوبة ثم بهرز، ووصل بغداد في 15 تشرين الثاني، وبدأت اجراءات فرض الحصار على المدينة. مما يلاحظ ان السلطان قد حشد قواته على الجهة الشرقية من بغداد، لان استحكامات الصفويين في هذه الجهة كانت ضعيفة، لاعتقادهم ان السلطان سيهمل هذا الجانب كما فعل قادة الحملات السابقة. وقد وصلت المدافع العثمانية التي رافقت الجيش عن طريق البر، فوزعت على الفور على جميع الجبهات. بوشر بالقتال بين الطرفين ويظهر من مجريات المعارك ان الغلبة كانت للجيش العثماني، وكانت المدفعية العثمانية قد اثبتت تفوقها في ضرب الجيش الصفوي، ففي بواكير اليوم الثالث انطلقت المدافع من ثلاث جبهات لقصف الاسوار وتواصل القتال خلال اليومين اللاحقين، وقد اشتد قصف المدفعية من الجانبين. وفي اليوم الرابع من الحصار أرسل السلطان بعض قواته بقيادة شاهين باشا لترابط في أطراف ديالى لتكون قوة دفاعية، ولتقطع الطريق على القوات الايرانية في حالة زحفها نحو بغداد لإمداد الحامية المحاصرة. ونتيجة لعجز القوات الصفوية من فك مساعدة الحامية المحاصرة طلب الشاه عقد الصلح مع الصدر الاعظم لكن السلطان رفض عقد الصلح. وفي اليوم الثامن من الحصار أي في 23 تشرين الثاني كانت المتاريس العثمانية قد وصلت بالقرب من الخندق، في وقت تهدمت فيه الكثير من الابراج بفعل قصف المدفعية العثمانية وجرت في البداية مناوشات بين الطرفين اسفرت عن اسر اثني عشر صفويا، امر السلطان بإعدام اربعة منهم في الحال. وفي نفس اليوم قام الصدر الأعظم طيار محمد باشا بهجوم مباغت أسفر عن احداث ثغرة في جانب الباب الأبيض من سور بغداد بطول ثمانين ياردة. وقد استطاعت المدفعية العثمانية احداث تدميرا بالغ في تحصينات اسوار بغداد اذ نجحت في تدمير سورين من اسوار بغداد، وكما استمر القتال بين الطرفين بدون انقطاع معتمدا على القصف بالمدافع وتبادل النيران. واشترك مع القوات العثمانية في فرض الحصار على بغداد امير العرب (أبو ريشة) الذي كان يقود قافلة مؤلفة من عشرة الاف جمل محمل بالأرزاق للجيش، وفي اثناء ذلك تقدمت قوات الشاه نحو ديالى لكن قوات السلطان تقدمت لصد هذه القوات التي انسحبت فيما بعد لسماعهم بنبأ وصول القوات العثمانية. شن الصدر الاعظم في 24 كانون الأول 1638 هجوما كاسحا على بغداد ومن جميع الجهات، وقد قتل الصدر الأعظم اثناء الهجوم فتولى القبودان مصطفى باشا منصب الصدارة العظمى، الذي استأنف القتال، وبدأ هجوم القوات العثمانية من الخنادق التي كانوا يتحصنون بها، وتمكنت القوات العثمانية من السيطرة على كافة الابراج والسيطرة على بغداد في يوم 25 كانون الأول بعد حصار اربعين يوما. ونتيجة لذلك تقدم الحاكم الصفوي لبغداد بكتاش خان ليسلم نفسه إلى السلطان وطلب منه بإخلاء القلعة وتوجيه الكتب والرسل إلى بقية الضباط الصفويين للإعلان استسلامهم وتسليم القلعة كما وافق مراد الرابع على منح الامان للحامية الصفوية وفق شرطين:

1. اخلاء بغداد من الصفويين في الحال.

2. ان المحاصرين مخيرون بين الالتحاق بالشاه أو الانضمام الى الجيش العثماني.

ما ان بدأ الجيش العثماني بالتدفق الى داخل بغداد حتى عاد القتال من جديد بين الطرفين، فأصدرت الاوامر من السلطان بقتل كل من يريد المقاومة من جانب الجيش الصفوي من القر لباش. وعلى إثر سيطرة القوات العثمانية على بغداد والقضاء على المقاومة الصفوية، صدرت الأوامر بالمحافظة على حياة السكان المدنيين، وعدم نهب ممتلكاتهم.