Wkrótce cyklopa ogarnął twardy sen. Tego tylko pragnął Odys. Pochwycił przygotowany rano pal, włożył jego koniec w ogień, rozżarzył go, a potem przy pomocy towarzyszy wbił go w jedyne oko Polifema i kręcąc na wszystkie strony, wypalił je, tak że sycząc, wypłynęło.
Olbrzym, przebudzony nagle, ryczał i wył z boleści, a niczego nie widząc, macał na oślep po jaskini, lecz żadnego ze swych jeńców nie mógł schwycić. Zaczął więc przywoływać na pomoc swych współbraci, innych cyklopów. Ci, zgromadziwszy się przed jaskinią, pytali:
— A któż to, Polifemie, uczynił ci coś złego? Któż cię zranił?
Na wszystkie pytania Polifem wykrzykiwał nieustannie tylko jedno:
— Nikt! Nikt!
Na to Cyklopi zawołali:
— Ha! Toś pewnie chory, kiedy nikt cię nie skrzywdził, a my chorób leczyć nie umiemy.
I odeszli.
Teraz dopiero odetchnęli lżej więźniowie w jaskini. Polifem zaś odsunął kamień, usiadł tuż obok wejścia i wyciągnął ramiona, obawiając się widocznie, aby znienawidzeni sprawcy jego cierpień nie umknęli. Jednak mądry Odyseusz wymyślił niezwykły sposób ocalenia wszystkich. Przebiegły bohater powiązał po trzy barany razem, jednego obok drugiego, a pod każdym idącym w środku przywiązał jednego z towarzyszy. Tak przygotowawszy dla wszystkich ucieczkę, wlazł sam pod największego barana i głęboko zatopił ręce w bujnej wełnie.
Kiedy nadszedł ranek, Polifem odsunął głaz zamykający otwór, aby wypuścić owce na pastwisko. Zaczęły wychodzić, a cyklop usiadł znowu na progu i wyciągnął przed siebie ramiona, aby móc schwycić uciekających. Nie namacał oczywiście nic innego, jak tylko wełnę na grzbietach baranów, a tymczasem Odyseusz i jego towarzysze wydostali się szczęśliwie ze strasznego więzienia. Teraz król Itaki puścił swojego barana i odwiązał towarzyszy, po czym odszukali okręt. Kiedy znaleźli się szczęśliwie na okręcie, Odyseusz zaczął głośno drwić sobie z cyklopa. Polifem, rozwścieczony, ciskał głazami za okrętem, ale daremnie. Nie udało mu się go dosięgnąć i roztrzaskać. W rozpaczy i wściekłości zwrócił się z gorącą modlitwą do Posejdona, swego ojca, prosząc go, żeby pomścił na królu Itaki zniewagę syna.