На 24 март 1201 г. цар Калоян превзема Варна и присъединява града към Българската държава.
През XII-XIV век крепостта Варна имала важно стратегическо значение като опорна точка и важно пристанище. От града тръгвал път за Марцианопол (Девня), Велики Преслав и новата столица Търново, с отклонение към Червен и Дръстър (Силистра) на север, и към Константинопол на юг.
През 1190 г. цар Асен предприел поход към черноморските градове. Войските му опустошили Анхиало (Поморие), завладели Варна и разрушили крепостните стени. Три години по-късно византийският император Исак II Ангел възстановил двете крепости и поставил в тях гарнизони.
След смъртта на Асен и Петър, през 1197 г. престола заел третият от братята – Калоян. Той си поставил за цел да получи международно признание на възобновената българска държава и да присъедини всички земи, населени с българи.
Варна бил последният град в Северна България, който все още се намирал във византийски ръце. Крепостта била разположена на морския бряг, имала квадратен план, като от трите страни била оградена с ров, пълен с морска вода. Стените били здрави, снабдени с бойници и зъбери. Оставането на тази силната черноморска крепост във византийско владение представлявала сериозна заплаха за българската държава.
След като превзел Констанция (до дн. Симеоновград), Калоян се насочил на север към Варна. Установил се на лагер край града и го обсадил. Освен от ромейски гарнизон, крепостта била защитавана и от наемен латински отряд. Понеже обсадените оказали голяма съпротива, Калояновите строители построили четириъгълна машина, широка колкото рова и висока колкото крепостната стена. Войниците му я придвижили с колела и като я поставили върху двата бряга на рова, я използвали едновременно като мост през рова и като стълба, с която достигнали до върха на градските стени. По този начин превзели Варна за три дни на 24.03.1201 г. (съботата преди Великден). Според Никита Хониат, като наказание за оказаната съпротива Калоян хвърлил всички пленници живи в рова, затрупал го с пръст до повърхността на земята и направил мястото обща гробница. След това разрушил градските стени и се върнал в Мизия (вероятно Никита Хониат има предвид областта между Стара планина и р. Дунав).
Мирният договор, сключен с византийския император Алексей III Ангел в края на 1201 или началото на 1202 година, узаконил териториалните придобивки на Калоян, в т.ч. присъединяването на Варна към България.
