23 августа началась регулярная осада Казани. Были возведены «туры» — башни против всех городских ворот — Арских, Царевых, Аталыковых, Тюменских. Под руководством прибывших итальянцев они были выстроены «фряжским обычаем» с тремя «бои» (проемами для стрельбы) — верхним, средним и нижним.
26 августа казанцы совершили неудачную вылазку. На современников этот бой произвел сильное впечатление: «От пушечнаго бою и от пищалнаго грому и от гласов и вопу и кричяния от обоих людей и от трескости оружии и не бысть слышати другу друга». Пользуясь отступлением казанцев, стрельцы устроили окопы перед турами, а сами туры укрепили более мощными пушками. Вскоре весь город оказался в плотном кольце тур, между которыми в отдельных местах под руководстством дьяка Ивана Выродкова был сооружен тын. 27 августа начался артиллерийский обстрел крепости. «Стенобитным боем и верхными пушками огненными» были поражены многие казанские артиллеристы.
Однако крепость, стены которой не могли разрушить орудия, в изобилии снабженная припасами, все еще держалась. Начали делать подкоп. «Литвин Розмысл» (Эразм) предложил разрушить тайный ход, который вел к ключу у Муралеевых ворот, где расположились стрельцы. Подкоп удался, в него заложили 11 бочек пороха, и 4 сентября тайник был взорван. Город остался без питьевой воды. Начались болезни.
Через два дня русские войска под руководством князя Андрея Горбатого предприняли поход к Арску; проводниками служили «горные люди». В походе принимала участие темниковская мордва, давно служившая под царскими стягами, и большое количество пешего стрелецкого войска. Отряду удалось занять Арск и всю Арскую сторону, захватив много пленных и скота.
В Казани же все оставалось без изменений. Изнемогавший от осады город все еще не сдавался. С новой башни напротив Царевых ворот крепостные пищали обстреливали улицы. Туры все больше и больше приближались к крепостным стенам в районе Царевых и Арских ворот. Между стеной и турами оставался только один ров шириной в три и глубиной в семь саженей. Однажды в обеденное время осажденные сделали вылазку и напали на эти туры. Немногочисленные воины, находившиеся там, обратились в бегство. Менее удачной была вылазка у Збойливых ворот, где туры не были еще так близко от стен. К 30 сентября туры были придвинуты ко всем воротам. Казанцы предприняли еще одну, последнюю отчаянную попытку прорвать осаду. Выйдя из крепости, они мужественно бились на мостах, у ворот, врукопашную, копьями и саблями. Городская стена, ворота и мосты были подожжены, а русские войска ценой громадных усилий укрепились в башне, на стенах и у Арских ворот. Готовясь к решительной схватке, русские отряды загородились крепкими щитами и два дня под руководством воевод князя Михаила Ивановича Воротынского и Алексея Даниловича Басманова ожидали нападения казанцев.
Велась тщательная подготовка к общему штурму крепости, 1 октября рвы были засыпаны землею и лесом, и через них было возведено много мостов. Эразм соорудил под стеной новые подкопы. Один за другим они были взорваны; в крепостных сооружениях образовались проломы. Тем временем царь медлил. В одной из полотняных церквей для него служили молебен. Дважды присылали за ним, а он все еще не мог собраться с силами. Наконец, только когда русские знамена развевались на всех городских стенах, «самодержец» сел на коня.
Казань пала. Едигер был захвачен в плен, его воины преданы казни, а оставшиеся в живых женщины и дети были розданы русским воинам, «у всякого человека руского полон татарьской бысть». В «новопросвещенном граде» остались воеводы князья Александр Горбатый и Василий Серебряный, а царь с войском двинулся в Москву. Казанская война закончилась.
1 ноября в Москву вернулось поредевшее войско. Впереди вели казанского хана Едигера с захваченными знаменами и казанскими пленными. За посадом собрались толпы народа — князья и вельможи, купцы и бояре, чернецы и черницы, иноземные купцы и посланники. У Фроловских ворот Кремля (позднее Спасских) Ивана IV, получившего ныне новый титул царя казанского, и его братьев Юрия и Владимира Старицкого встретил митрополит со всем Освященным собором. Вот здесь-то на Красной площади в память дня взятия Казани — 2 октября — и был воздвигнут собор Покрова Богородицы.
Ликвидацией Казанского ханства, вошедшего в состав Русского государства, были созданы предпосылки для нормального развития восточных и северо-восточных русских земель, которым отныне не угрожали ни плен, ни разорение. В пределы России вошло все среднее течение Волги — «место пренарочито и красно велми, и скотопажитно, и пчелисто, и всяцеми земными семяны родимо, и овощми преизобилно, и зверисто, и рыбно, и всякого угодья много». Открывались новые возможности для развития восточной торговли.
Казанская земля — «подрайская землица», по словам Пересветова, предназначаемая для раздачи воинам, стала также добычей церкви и монастырей. Именно на них возлагалась миссия крещения мусульманского населения края. Бревно для церкви Благовещения Богородицы, первой православной церкви в Казани, основанной 4 октября 1552 г., принес сам царь. В начале 1553 г. место в Казанском кремле «под церковь и под двор» получил Троице-Сергиев монастырь, крупнейший духовный вотчинник страны. Ему же была передана доходная привилегия — право частичного сбора пошлины — «пятна» с купли-продажи ногайских лошадей.
Присоединение Казани создавало базу для великодержавных настроений, упорно пропагандируемых церковью. Борьба за Казанское ханство облекалась церковниками в оболочку религиозной войны с «погаными», «отступниками христовой веры» и т. д. Церковь, которая в пределах России выступала, хотя и в очень мягкой форме, против холопства, спокойно взирала на то, как «христово» воинство брало «в полон» татарских женщин и детей.
Для народов Казанского ханства присоединение его к России также не было однозначным. Освободившись от ига казанских феодалов, население получило возможность мирного существования уже в силу того, что прекращались бесконечные усобицы. Население Казанского ханства вошло в число народов, угнетаемых царизмом. Однако пройдет еще немало времени, прежде чем эти народы осознают свою общность и протянут друг другу руки для совместной борьбы против единого врага. Впервые это случится в начале XVII в. во время восстания Болотникова.
Велико было и международное значение присоединения Казани. Все христианские государства, в особенности южной и юго-западной Европы, испытавшие страх перед расширением Османского султаната, увидели, что в лице Русского государства выросла сила, способная противостоять если не самому султанату, то его вассалам. Присоединение Казани изменило всю расстановку сил в Поволжье и в районе Каспийского моря, резко подняло международный авторитет России.
На очередь встала задача ликвидации другого поволжского ханства — Астраханского. Занимавшее важное стратегическое и торговое положение ханство раздиралось борьбой различных клик, ориентировавшихся на соседние государства. Один из ногайских мурз поддерживал прорусски настроенного хана Ямгурчея, другой — Дербыш-Али, жившего некоторое время в России. В середине века большой интерес к делам Астраханского ханства стал проявлять султан, рассматривавший его как трамплин для проникновения в Закавказье и Иран» Набеги крымцев, в особенности разорение Астрахани в 1547 г., привели к усилению прорусской ориентации в Астрахани. В 1551 г, царю «бил челом в службу» астраханский хан Ямгурчей. Однако Иван IV решил посадить на ханство своего ставленника Дербыш-Али. Весной 1553 г. три полка под руководством Дербыш-Али были отправлены в Астрахань. 2 июля русским войскам удалось взять Астрахань. Узнав об этом, Ямгурчей, находившийся со своим войском в пяти верстах от города, обратился в бегство. Удалось захватить всех его жен, пушки и пищали, освободить русских пленных. Ханом в Астрахани стал Дербыш-Али. Известие о победе русских быстро распространилось в пределах Астраханского ханства. Ногайские ханы один за другим стали присягать на верность Ивану IV. Ямгурчей с приближенными бежал в Азов.
