Набег крымского хана был вызван не только оголенностью южной границы из-за похода русских войск на Казань. Судя по солидным осадным силам, присланным султаном, Высокая Порта всерьез озаботилась судьбой Казани. И, начиная с 1552, собственная военная активность турок в отношении Москвы будет последовательно нарастать.

Получив известие об отступлении крымского хана, царь возвращается в Коломну. После совета с князем Владимиром Андреевичем Старицким и боярами, было решено разделить русские силы. Царь должен был пойти на Владимир и дальше на Муром. Другая часть войска должна была двинуться на Рязань и Мещеру для предотвращения нападения ногаев. Обеим крыльям русского войска надлежало сойтись за Алатырем.

Перед выступлением в поход новгородские ратники из боярских детей стали просить отпустить их от войска, потому что они с весны на службе у «берега» в Коломне. За ними могли последовать и другие ратники. Царь остановил отъезд новгородцев обещанием пожалований.

Наличие у Руси нескольких протяженных фронтов, постоянная угроза вражеских нападений с разных рубежей, нехватка средств в казне, низкая дисциплина служилых людей, рассогласование в действиях командиров и в 1552 делало успех казанского похода очень неопределенным.

Однако, в отличие от прежних походов, сейчас был вовлечен новый фактор – непреклонная воля царя.

3 июля Иван Васильевич с войском вышел из Коломны. Во Владимире он получил известие, что цинга в Свияжске преодолена. В Муроме царю сообщили, что горные черемисы снова присягнули ему. 20 июля Иван вышел из Мурома. Мордва, а затем черемисы отменно снабжали московское войско съестными припасами, более того, «лоси будто сами приходили на убой». Царь сообщил черемисам, что прощает их измену, и приказал им чистить лесные дороги и строить мосты.

За Сурой царское войско соединяется с русскими силами, идущими через Рязань и Мещеру. 13 августа объединенное войско приходит в Свияжск, куда обильно поступают припасы, доставляемые по реке.

На военном совете в Свияжске царь решает немедленно двигаться к Казани. Касимовский хан Шиг-Алей пишет своему родственнику казанскому хану Едигеру, чтобы он без опаски ехал присягать к государю. Сам Иван в грамотах, направленных главному мулле и всей земле Казанской, сообщает, что простит их, если они присягнут ему.

18-го августа царь переправляется через Волгу, 20-го через реку Казанку и здесь получает ответное письмо от хана Едигера, ругательное и агрессивное, с оскорблениями в адрес христианства. Теперь окончательно ясно, что предстоит тяжелая битва. Иван приказывает снимать пушки с судов и готовится к осаде. Вышедшие из города перебежчики извещают о ситуации в городе и о том, что многие казанцы, хотевшие перебежать к царю, были схвачены людьми хана.

На военном совете было решено, как стоять полкам. Удельный князь Владимир со своей дружиной встанет на Царском лугу. Хан Шиг-Алей, ставка царя и царский полк будут находиться за рекой Булак, ограничивающей с одной стороны Арское поле. На Арском поле расположится большой полк и передовой полк. Полк правой руки вместе с казаками встанет за речкой Казанкой. Сторожевой полк – около устья Булака, а полк левой руки выше его по этой реке.

В Казани имелось 30-тысячное войско и три тысячи ногаев. Атаковать город было удобнее со стороны Арского поля, но за полем, в лесу, укрывались кавалеристы казанского князя Япанчи, числом до 30 тысяч, готовые в любой момент могли ударить в тыл русским войскам. Город был защищен деревянными стенами с многочисленными башнями. Вдоль стен тянулись рвы глубиной до 15 метров. В Казани имелась крепость с 8 башнями. С двух сторон город был защищен естественными преградами – болотистой Казанкой и тинистым Булаком.

19 августа началась осада. А вскоре сильная буря разбила на Волге много судов и потопила запасы. Царь немедленно потребовал доставить новые, объявляя от твердом намерении зимовать у Казани.

Летописцы свидетельствуют о беспрерывном участии царя в осадных мероприятиях. (Известный «правдолюбец» Курбский, конечно же, утверждает обратное.) Царь ездит вокруг города, определяя места для постройки укреплений. Русские воины ставят туры, снабженные пушками. Вскоре Казань полностью окружена русскими фортификационными сооружениями. Все строительство происходит в условиях активной обороны казанцев, которые постоянно делают вылазки и пытаются уничтожить русские туры. Отлично проявляют себя стрельцы, которые не дают противнику вести обстрел со стен.

29 августа русские пушки начали бить по городским укреплениям. Русские перегородили плотиной и отвели от города Казанку. На Арском поле они поставили башню в 13 метров, с которой вели огонь десять пушек.

Подземные ходы, вырытые казанцами, проходили под воротами и земляными насыпями у городских ворот (тарасами). С их помощью осажденные совершали беспрестанные вылазки против осаждающих.

Со стороны Арского поля налетела конница князя Япанчи, но была отражена. Вслед за этим начались синхронные нападения Япанчи и казанского гарнизона, сильно утомившие русское войско. Видимо, городскому гарнизону и войску Япанчи удалось наладить какой-то вид оптической связи. Эти нападения продолжались до тех пор, пока конница Япанчи не была полностью разгромлена 30 августа.

С 31 августа русские саперы под руководством немецкого розмысла (инженера) начали рыть подкопы под городские стены. 4 сентября русские взорвали казанский подземный ход возле Муралеевых ворот, по которому вода доставлялась в город. Взрыв уничтожил также часть стены и русские отряды на время ворвались в город, нанеся осажденным большой урон.

Затем последовала удачная вылазка казанцев. Они прошли подземными ходами и напали на русские туры, стоящие перед рвом, у Арской башни и царских ворот. При этом был ранен кн. М. Воротынский. Одновременно ногаи и казанцы сделали вылазку из Збойлевых ворот на туры передового полка и царского полка.

По приказу Ивана под тарасы были сделаны подкопы и 30 сентября они были взорваны. Туры были передвинуты вплотную к Царским, Арским и Аталыковым воротам.

Казанцы вышли из города и началась ожесточенная схватка, царь появился у стен и русские войска стали наступать, вдавили противника в ворота, стрельцы захватили Арскую башню. Часть большого полка М. Воротынского вошла в город, но не будучи подержана другим воеводами, отошла.

1 октября царь велел наполнять рвы, окружающие город, лесом и землей, ставить через них мосты. Русская артиллерия добивала городские стены. Царь в последний раз послал мурзу Камая к казанцам с предложением сдаться и получить прощение. Но осажденные отказались: «Не бьем челомю. На стенах русь, на башне рус – ничего: мы другую стену поставим и все помрем или отсидимся».

В ночь с 1 на 2 октября начался генеральный штурм города. Заряды, заложенные в подкопах, разнесли городские стены у Арских ворот и Ногайские ворота.

В Казань ворвался большой полк, а затем передовой. И, хотя некоторые другие подразделения замешкались с наступлением, половина царского полка перешла реку Булак к проломам, которые уже были захвачены стрельцами, и тоже вошла в город. Царь велел своему полку спешиться и идти на городские улицы, где в тесноте уличного боя лошади были бы бесполезны.

В какой-то момент многие русские ратники занялись грабежом, чем не преминули воспользоваться казанцы. Царь послал дополнительные силы, которые пресекли грабеж и усилили наступающие силы.

Особенно ожесточенное сопротивление казанцы оказывали около главной мечети и в районе ханского дворца. Хан Едигер был взят в плен, однако многотысячный отряд казанских воинов попытался выйти из города. Он спустился к реке Казанка, но был встречен пушечным огнем. Шесть тысяч казанских воинов прошли вдоль берега реки, переправились на другую сторону, отбросили князя Курбского, но были полностью разгромлены силами князей Микулинского, Глинского и Шереметева.

И, хотя большинство вооруженных защитников города пало в бою, государь велел щадить жизни женщин и детей. Сразу после взятия города царь немедленно разослал по всем казанским улусам жалованные грамоты, чтобы люди «шли к нему без страха». Грамоты определяли, что население будет платить теперь царю ясак, точно также как раньше платили казанским ханам. После получения грамот арские люди и луговая черемиса (марийцы) прислали своих представителей с изъявлением покорности.