Казань была сильною крепостью. Она была обнесена деревянною стеною с 15 башнями и рвом в 6 с пол. метров ширины и 15 — глубины. Внутри крепости был особо укрепленный центр, или Кремль, с высокой дубовой стеной, засыпанной землей и башнями. Казань оборонялась гарнизоном в 30 000 человек. Но к востоку от Казани был густой лес и среди этого леса в 15 километрах казанцами была построена крепость, служившая базой для 20–30 000 конного корпуса, под начальством татарского князя Епанчи, задачей которого было действие на тылы осажденных московских войск. Как все древние крепости, кроме искусственных сооружений, они усиливались характером местности. По северной окраине Казани протекала с востока на запад река Казанка. Перпендикулярно к ней, пересекая Казань, протекала небольшая с болотистыми берегами речка Булак.

При осадных средствах первой половины XVI ст. речка, протекавшая вдоль укреплении, служила значительным препятствием и болотистые берега Булака делили фронт осаждавших на отдельные участки, затрудняя между ними сообщение. Крепость была расположена на значительной возвышенности. Казань была со всех сторон обложена московскими войскам. Западная часть между Казанкой и Булаком была занята сторожевым полком и полком левой руки. Северо-восточная часть между Булаком и Казанкой была занята регулярным полком стрельцами и частью казаков. Северную сторону, вдоль реки Казанки заняли полк правой руки и 6 000 казаков, под начальством кн. Андрея Курбского. Наличие донских казаков в рядах московских войск под Казанью подтверждается официальными московскими актами и сведениями из записок самого активного участника осады Казани кн. Курбского, и указывают на то, что зарождение казаков необходимо искать не в акте Иоанна Грозного, относящегося к 1570 году, а в других актах, относящихся к более ранному времени. Крепость была обеспечена как средствами защиты, так и средствами питания. Водой она тоже была обеспечена. Московские войска, обложившие крепость, должны были строить успех на осаде и штурмах, а в то же время принимать меры отражении нападений с тылов, конницы Едигея. Московские войска приступили к осадным действиям. Перед крепостными стенами стали устанавливаться туры из хвороста, наполненные землею. Под прикрытием туров, казаки и стрельцы стали приближаться к стенам крепости и под огнем держали крепостные стены. Вдоль крепости было установлено 150 пушек, которыми начали обстреливаться крепостные стены. Чтобы лишить крепость снабжения водой, русло реки Казанки было отведено от стен крепости. Чтобы противодействовать осадным работам, казанцы делали вылазки, удачно отражавшиеся осаждавшими. Стены крепости стойко оборонялись казанским гарнизоном, причем, к защитникам города, на стены Казани, ежедневно поднимались шаманы и производили на глазах московских; войск волшебные ритуалы, призывая гнев богов на головы осаждавших. По окончании осадных работ поднялась страшная буря, сорвавшая все палатки, в том числе и царскую, разбросано и потоплено было много судов с запасами и уничтожены были продовольственные склады. Московские войска в этом стихийном бедствии увидели волшебство шаманов, и сознавая свое бессилие бороться против их чар, отказывались продолжать осаду. Также думали и более просвещенные люди, о чем пишет в своих записках и кн. Андрей Курбский. Нужны были большие усилии, чтобы удержать войска. Из Свияжа были доставлены боевые припасы и продовольствие, а из Москвы была привезена Чудотворная икона Божьей Матери перед которой совершались молебствия для противодействии шаманам. Осада продолжалась. Перед стенами крепости была построена деревянная башня, высотою в 13 метров, на которую поставлены были 10 больших пушек, и ручное оружие большого калибра. На башне были размещены стрельцы, и оно было подкачено к крепостной стене. С башни был открыт огонь, «яко с небеси» вдоль стен и улиц крепости. На северном участке кн. Курбского, занимаемого частью донских казаков, был обнаружен подземный ход, по которому казанцы доставляли в крепость воду. Был вызван «розмысл», специалист по подрывному делу, сделан был подкоп вкачено было 11 бочек пороху и тайник был взорван.

Крепость была лишена водоснабжения. Казанцы упорно сопротивлялись, из крепости производили вылазки, согласуя их с нападением извне конницы хана Епанчи. После сильного нападении со стороны последнего, было решено покончить с угрозой с тыла, и против Епанчи был выслан сильный отряд под начальством Шуйского; отряд этот двинулся в лес и подошел к Арскому укреплению, устроенному в лесной чаще, среди болот. Крепость была атакована с двух сторон, после упорного боя укрепленный пункт был взят, татары разогнаны, и окрестности. Казани были очищены от конницы татар.

К сентябрю начались подрывные работы для взрыва крепостных стен. Готовились три подкопа. Свозилась земля для завалки крепостного рва. 2 октября татарам предложено было капитулировать, они отказались. Был произведен первый взрыв у Арских ворот, на фронте большого полка. Стрельцы и казаки забросали ров хворостом и землей и пошли на штурм. «И тако, — пишет летописец, — скоро взыдоша на стену великою силою, и поставиша ту щиты и бишася на стене день и нощь до взятии града». Главный штурм был назначен на восточном и юго-восточном секторе. Войска Западного сектора должны были сдерживать на своих участках противника. Штурмующие полки развертывались в три линии. В первой линии шли казаки и части боярских детей и дворян, разделенные на сотни. Во второй — главные силы, и в третьей — поддержки. Сигналом начала штурма должны были быть взрывы крепостных стен. На восходе солнца был произведен первый, а потом второй взрывы. Войска бросились на штурм и ворвались в город. Но часть войск бросилась грабить, татары оправились, перешли в наступление и стали теснить ворвавшиеся войска. Требовалась помощь; царь двинул половину своего резерва. Татары снова были смяты и оттеснены к ханскому дворцу, составлявшему центральный укрепленный пункт, где оказывалось сопротивление. Сопротивление было окончательно сломлено, и защитники в составе 6 000 бросились вниз, переплыли Казанку, и сделали прорыв частей кн. Курбского. Но кн. Курбский с конницей окружил отступающих. Татары, видя безвыходное положение, предложили кн. Курбскому дать им развернуться для боя и решить участь в открытом бою. Условие было принято, произошел бой, татары потерпели поражение и все были уничтожены. Казань была взята, хан Едигей был взят в плен. В Казани был оставлен гарнизон стрелецких войск, боярских детей и казаков. Наместником был назначен князь Горбатый-Шуйский с несколькими боярами. 11 октября царь с войсками двинулся в обратный путь. Дойдя до Нижнего Новгорода, даточные и поместные войска были распущены по домам. Стрельцы, казаки и народ возвратились в Москву.

Взятие Казани было исключительно важным событием в русской истории. Взятие ее означало решительную победу Руси над востоком. Перед русским народом открылись широкие пространства земель, составлявшие владения монгольской империи. Победа над Казанью сопровождалась в Москве и по всей стране торжествами. В память этого исключительного события в Москве был построен храм Василия Блаженного, являющийся не только памятником взятия Казани, но и представляющий высокий образец архитектурного искусства.

Официальные источники обыкновенно дополняются преданиями и легендами. Предание повествует, что во время осады Казани донской казак Ермак Тимофеевич, переодевшись в татарина, проник в Казань, осмотрел крепость, и, возвратившись, указал места, более выгодные для взрыва крепостных стен.

После покорения Казани на пути полного овладения рекой Волгой и бассейном Каспийского моря стояла Астрахань, расположенная в устье Волги. Астрахань закрывала вход в Каспийское море и лежала на путях, связывающих с народами Прикаспийского побережья, Персией и Малой Азией. Междуусобная борьба претендентов на ханский престол Астрахани и ногайской орды, ханы которой также находились в постоянных междуусобицах, и обращались, как и астраханские, за помощью к московским князьям и обещались им службой. В 1554 году в Москву прибыло посольство от астраханского мурзы Измаила с просьбой к царю, чтобы он защитил его от царя Янучара, захватившего силой и изгнавшего сторонника Москвы царя Дербыша. Царь Грозный милостливо принял посольство и обещал помочь. Война Москвы за владение волжскими и каспийскими бассейнами втягивала ее в политику северо-кавказских народов. В 1553 году в Москву прибыли кабардинские князья бить челом царю, чтобы он принял их в подданство и защитил против крымского хана и ногайских орд. С этим посольством в Москву прибыло посольство и от гребенских казаков, живших на р. Сунже и соседствовавших: с кабардинцами (Глав. Упр. Каз. войск, стр. 90). На далеких окраинах московских владений того времени местонахождение многих исторических мест было неизвестно, в том числе и княжества Тмутаракани. Царь обещал помощь, ссылаясь на то, что Астрахань в прошлом называлась Тмутаракань, и входила во владении киевского князя, а когда князь Владимир Святой делил волости, то Астрахань отдал своему сыну, Мстиславу, где и был построен храм Пречистой Богородицы, а потом вследствие междуусобиц и браней русских князей, земля эта перешла в руки царей «нечестивых». Кабардинцам и гребенским казакам обещали помощь потому, что «они издревле были „холопями“ наших рязанских предков, а потом убежали с Рязани, вселились в горы и снова били челом отцу нашему».