Besökarna skuggade en första halv som slutade med en spektakulär räddning från Cardiff målvakt David Marshall för att förneka Jonathan Kodjia.
En andra halv av knappa kvalitet kom till liv sent, när Elliott Bennett träffade posten för Bristol City och Cardiffs Sammy Ameobi sköt brett från fyra meter.
Cardiff är åttonde i mästerskapet medan Bristol City klättrar upp till 20:e.
Även om Cardiff hade visat löfte tidigare under säsongen, krympande folkmassor hade dämpat någon optimism lagets tidiga form kan ha genererat.
Deras föregående 1-0 seger mot Middlesbrough iakttogs av den lägsta ligan närvaro 13,371 sedan Bluebirds flyttade till sin nya mark 2009.
Men en derbymatch och en närvaro på 15.287, förstärkt av en högljudd resande kontingent, lyfte Cardiff City Stadium atmosfär.
Ställa upp i en 5-3-2 formation för att motverka Cardiffs stela 4-4-2, Bristol City såg till att sträcka ut spelet vid varje tillfälle.
De gjorde så effektivt och en sjätte minuts korsning från Marlon Pack nästan ledde till öppningsmålet men Aaron Wilbrahams rubrik hölls väl av Marshall.
Matt Connolly hade Cardiffs bästa chans att få första halvlek när han nickade långt från Peter Whittinghams hörn, innan Marshall kallades till handling igen strax före pausen.
Bennetts inbjudande kors fann den omärkta Kodjia, och strejkarens fasta huvud var tipsat av Cardiffs skotska internationella väktare.
Marshall var upptagen efter pausen när Bristol City gick nära med en Luke Freeman skott från kanten av området som var handflata bort.
Ingendera sidan spelade med mycket fluens när matchen delades upp, men det fanns en hel del chanser i de avslutande ögonblicken.
Kodjia hade ett mål otillåtet när han knackade in från en offside position, innan ett frenetiskt utbyte i Cardiff box slutade med Bennett spränga bollen i posten.
Bluebirds kontrade och kunde ha ryckt en osannolik seger, men en omärkt Ameobi rusade sin skott och missade målet inifrån sex yard box vid fronten.
Cardiff City manager Russell Slade sade: " Vi var under par i första halvan, vi hade inte en kreativ kant.
"Vi är spända och organiserade, men vi måste göra mer, särskilt hemma, för att skapa fler möjligheter.
"Ibland i fotboll kan du inte alltid hitta den nivå du har satt dig själv, men det finns inget behov av undergång och dysterhet."
Bristol City manager Steve Cotterill sade: " Jag är besviken för pojkarna inte besviken på dem, om den sista chansen gick in från Ameobi det skulle ha varit en katastrof.
"Vi gjorde tillräckligt för att vinna matchen, en del av vår fotboll var utmärkt och vi hade några stora ansträngningar på mål.
"Vi har ett mycket ungt lag, våra pojkar gör en hel del lärande och Championship är en tuff inlärningskurva för dem, men de kommer igenom det med flygande färger.
"Vi har spelat som vi gjorde här hela säsongen, det var inte en engångsföreteelse. Saker och ting kommer att vända sig om för oss under säsongen och det kommer att komma tillbaka till oss."
Matchen slutar, Cardiff City 0, Bristol City 0.
Andra halvlek, Cardiff City 0, Bristol City 0.
Försök missade. Anthony Pilkington (Cardiff City) vänster fotade skott från mycket nära håll är nära, men missar till vänster. Hjälpt av Sammy Ameobi med ett kors.
Försök missade. Jonathan Kodjia (Bristol City) vänster fotade skott från höger sida av lådan är hög och bred till vänster. Hjälpt av Aaron Wilbraham med ett nyckelkort.
Försök missade. Sammy Ameobi (Cardiff City) vänster fotade skott från höger sida av sex yard box är nära, men missar till höger. Hjälpt av Joe Ralls med ett kors.
Elliott Bennett (Bristol City) träffar rätt inlägg med en höger fotad skott från höger sida av lådan.
Försök blockerat. Luke Freeman (Bristol City) huvud från mitten av lådan är blockerad.
Försöket räddades. Joe Bryan (Bristol City) vänster fotade skott från vänster sida av lådan sparas i mitten av målet. Hjälpt av Derrick Williams med en genomgångsboll.
Foul av Elliott Bennett (Bristol City).
Joe Ralls (Cardiff City) vinner en frispark i den defensiva halvan.
Handboll av Joe Mason (Cardiff City).
Försöket räddades. Marlon Pack (Bristol City) höger fotade skott från utsidan boxen sparas i mitten av målet. Hjälpt av Joe Bryan.
Substitution, Cardiff City. Anthony Pilkington ersätter Alex Revell.
Offside, Bristol City. Joe Bryan försöker en genom boll, men Jonathan Kodjia fångas offside.
Försöket räddades. Joe Bryan (Bristol City) vänster fotade skott från mitten av lådan sparas i mitten av målet. Hjälpt av Elliott Bennett med ett kors.
Foul av Aaron Wilbraham (Bristol City).
Matthew Connolly (Cardiff City) vinner en frispark i den defensiva halvan.
Hörnet, Cardiff City. Förföljd av Frank Fielding.
Jonathan Kodjia (Bristol City) vinner en frispark på vänsterflygeln.
Foul av Sean Morrison (Cardiff City).
Försök missade. Derrick Williams (Bristol City) höger fotade skott från utsidan lådan är hög och bred till höger. Hjälpt av Korey Smith.
Foul av Aden Flint (Bristol City).
Joe Mason (Cardiff City) vinner en frispark i anfallshalvan.
Offside, Bristol City. Joe Bryan försöker en genom boll, men Aaron Wilbraham fångas offside.
Marlon Pack (Bristol City) vinner en frispark i defensiva halvan.
Foul av Alex Revell (Cardiff City).
Substitution, Cardiff City. Sammy Ameobi ersätter Craig Noone.
Försök missade. Aden Flint (Bristol City) huvudet från mitten av lådan missar till vänster. Hjälpt av Luke Freeman med ett kors som följer ett hörn.
Hörnet, Bristol City. Förföljd av Aron Gunnarsson.
Hörnet, Cardiff City. Förföljd av Luke Ayling.
Foul av Luke Freeman (Bristol City).
Joe Ralls (Cardiff City) vinner en frispark i den defensiva halvan.
Hörnet, Bristol City. Förföljd av Matthew Connolly.
Försök missade. Marlon Pack (Bristol City) höger fotade skott från höger sida av lådan missar till vänster. Hjälpt av Elliott Bennett.
Jonathan Kodjia (Bristol City) vinner en frispark i anfallshalvan.
Foul av Matthew Connolly (Cardiff City).
Försök missade. Marlon Pack (Bristol City) huvudet från mitten av lådan är för hög. Hjälpt av Luke Freeman med ett kors som följer ett hörn.
Hörnet, Bristol City. Förföljd av Lee Peltier.
Försök blockerat. Joe Bryan (Bristol City) huvudet från mitten av lådan är blockerad. Hjälpt av Luke Ayling med ett kors.
Försöket räddades. Luke Freeman (Bristol City) vänster fotade skott från utsidan boxen sparas i mitten av målet. Hjälpt av Marlon Pack.
Cardiff City och Bristol City kämpade ut en frustrerande mållös dragning som Severnside derby misslyckades att antändas.