El asedio de Castelnuovo (actual Herceg Novi, Montenegro) de julio de 1539 por parte de Jeireddín Barbarroja culminó con la reconquista otomana de la plaza, tomada por el Tercio viejo de Nápoles el año anterior durante la campaña de la Santa Liga contra el Imperio otomano y abandonada después a su suerte por quienes debían socorrerla. Casi la totalidad de los defensores, que se negaron a rendirse a pesar de estar en franca minoría, perecieron en el asedio.
Barbarroja fue cercado en el Golfo de Artá por los cristianos, éste pudo escapar de una destrucción que parecía garantizada sin sufrir daño alguno, perdiéndose una oportunidad única. Aun así los tercios españoles, apoyados por refuerzos venecianos, decidieron pasar a la acción entablando batalla en tierra y capturaron con éxito la estratégica fortaleza de Castelnuovo, en la abrupta costa dálmata. Fernando de Austria incluso se permitió entonces negarse a seguir pagando tributo al sultán de Constantinopla, como se había visto obligado a hacer tras el asedio de Viena.
Los venecianos reclamaron de inmediato la cesión de la fortaleza, Carlos V se negó a ceder la posición y entonces se rompió la Alianza cristiana . Castelnuovo quedó entonces defendida por apenas 3.000 hombres del Tercio de Nápoles bajo el mando de Francisco de Sarmiento y con la única ayuda de las 49 naves de Doria para abastecerla y defenderla de las 200 que podían reunir los musulmanes. Esta brutal diferencia, unida a las nuevas presiones francesas, llevaron a Doria a no arriesgarse y a retirar todos sus barcos de la zona. Los defensores quedaron entonces aislados de forma completa, ante la pasividad de los venecianos y sus propios superiores en Italia.
En julio de 1539 Barbarroja dispuso los preparativos para asediar la fortaleza tanto en tierra como en el mar. La flota turco-berberisca que bloqueó el acceso desde el mar estaba al mando del propio Barbarroja y se componía de 130 galeras y 70 galeotas auxiliares tripuladas por 20.000 marinos veteranos. Mientras tanto, un ejército de 30.000 hombres dirigidos por el Ulema de Bosnia se desplegó en tierra. A pesar de su gran superioridad, y de que los defensores no disponían de alimentos frescos, los primeros asaltos fueron un fracaso para los musulmanes. Los turcos decidieron entonces ofrecer una rendición honrosa a los sitiados, pero Sarmiento se negó a aceptarla y les contestó que «viniesen cuando quisiesen».
Barbarroja decidió entonces recurrir a la artillería, que había ordenado desplegar en lugares estratégicos durante las negociaciones. Durante varios días los gigantescos cañones turcos bombardearon la plaza, como años atrás lo habían hecho con las mucho más resistentes murallas de Constantinopla o Viena, pero ni siquiera cuando las estructuras defensivas se desmoronaron y los defensores quedaron reducidos a sólo 600 hombres se rindieron. Al contrario, cuando los turcos asaltaron las ruinas los supervivientes se batieron espada en mano con ellos y les obligaron de nuevo a retirarse, cayendo un gran número de hombres en ambos bandos. Sarmiento y todos sus capitanes perecieron en los últimos combates, tras lo cual los 200 españoles, en su mayoria heridos, que aún quedaban en pie se rindieron. Algunos fueron ejecutados allí mismo, poco después de la batalla, y el resto fueron enviados como esclavos a Constantinopla.
La valentía demostrada por el tercio de Sarmiento causó amplia admiración en toda Europa y fue protagonista de canciones y poemas en su época, aunque con el paso de los años fuese cayendo en el olvido. Por su parte, la destrucción de Castelnuovo y en general la fallida operación de la Santa Alianza de 1538 contribuyó a reforzar el poder naval otomano en un momento en el que se le podía haber puesto freno para siempre.