Myndigheterna har sedan maj försökt riva den gamla delen av Awamiya och säga att Shia militanta använder sina smala gator som gömställe.
Aktivister anklagar säkerhetsstyrkor för att försöka tvinga ut invånare.
Det är den senaste intensifieringen av sporadiska oroligheter i östra provinsen, som till stor del är Shia.
Minst sju personer, däribland två poliser, har dödats i sammandrabbningarna, sade Reuters nyhetsbyrå.
Lokala aktivister säger att saudiska styrkor har skjutit slumpmässigt mot hem och bilar, och att byggnader har skadats eller bränts i striderna.
"Ingen ska gå ut. Om du går ut kommer du att bli skjuten av krypskyttar, sa en aktivist till BBC. Folk i staden höll på att få slut på dricksvatten, tillade han.
En del invånare har vädjat till de saudiska myndigheterna att hjälpa dem att ge sig av och familjer har fått boende i en närliggande stad, rapporterade saudiska medier.
Shiainvånare i regionen runt staden Qatif har länge klagat över att de marginaliseras och diskrimineras av sunnimonarkin.
I maj kritiserade FN det saudiska försöket att riva Awamiyas 400-åriga al-Masora-kvarter, där mellan 2 000 och 3 000 personer bor, och sade att det hotade det historiska och kulturella arvet.
De saudiska myndigheterna hade infört strömavbrott på invånarna för att försöka få dem att lämna, sade FN: s särskilde rapportör om bostäder, Leilani Farha.
Antiregeringsdemonstrationer i östra provinsen inleddes efter de arabiska vårupproren 2011, och protester och attacker har blivit vanligare sedan avrättningen i januari 2016 av den framstående shia-prästen Nimr al-Nimr.
Sheikh Nimr, en stark anhängare av protesterna mot regeringen, bodde i Awamiya.
I juli avrättade Saudiarabien fyra personer som anklagades för terroristdåd i Qatif-regionen.
Samma månad dödades två medlemmar av de saudiska säkerhetsstyrkorna i separata bombningar i Awamiya. I juni dog en annan officer och två andra människor i bombningar.
Under protesterna har aktivister anklagat säkerhetsstyrkorna för att öppna eld mot demonstranter och säger att andra fängslas eller döms till döden för protestrelaterade brott.
Hundratals människor har enligt uppgift flytt från en stad i östra Saudiarabien efter veckor av sammandrabbningar mellan säkerhetsstyrkor och beväpnade män.