2 октября, в воскресенье, на заре, перед самым приступом, государь, облеченный в юмит, т. е. в боевую броню, слушал божественную литургию в своей полотняной церкви и усердно молился. Перед восходом солнца, когда дьякон, читая Евангелие, возгласил: «и будет едино стадо и един пастырь», раздался сильный гром и задрожала земля. То взорвали подкоп; часть городской стены с бревнами, землею и людьми высоко взлетела на воздух и потом обрушилась, покрыв множество народа под развалинами. Царь вышел к дверям, посмотрел на действие подкопа и потом продолжал слушать литургию. Во время чтения ектении, когда дьякон произнес слова: «и покорите под нозе его всякого врага и супостата», последовал второй взрыв, еще более ужасный, чем первый; часть стены опять взлетела на воздух, многие ее защитники разорваны на куски. Тогда русское воинство со всех сторон устремилось на город с кликом: «с нами Бог!» Татары, призывая Магомета на помощь, подпустили русских к самым стенам и вдруг осыпали их множеством камней из орудий и тучею стрел из луков. Когда же русские приставили лестницы и полезли на стены и на башни, их начали обливать кипятком и скатывать на них бревна. На самих стенах татары, на сей раз не прятавшиеся за укреплениями, вступили в жестокий рукопашный бой. Уже два раза ближние бояре посылали к царю вестников, призывая его явиться для одобрения полков. Но Иоанн дождался окончания литургии, и тогда, съев кусок просфоры и взяв благословение у своего духовника, благовещенского священника Андрея, пошел из церкви. «Благословите и простите за православие пострадать; а вы нам молитвою помогайте», — сказал он духовенству, сел на коня и выехал к своему царскому полку. В эту минуту русские знамена уже развевались на стенах казанских.

Уже наше войско ворвалось в город со стороны Арского поля. Татары покинули стены; теснимые русскими, они, со своим царем Едигером во главе, отступали к верхней части города, т. е. к царскому двору, продолжая отчаянно биться копьями и саблями; а где по тесноте не могли действовать этим оружием, там резались ножами, хватая противников за руки. Но тут ряды нападающих вдруг стали таять. Открывшаяся перед ними внутренность города с его богатствами, т. е. гостиные дворы и лавки, наполненные разными азиатскими товарами, и дома богатых людей, изобилующие золотом, серебром, коврами, дорогими каменьями и мехами, соблазнили многих русских воинов: они оставили битву и бросились на грабеж. Многие малодушные и трусы, притворившиеся мертвыми или ранеными еще во время самого приступа, теперь вскочили на ноги и присоединились к грабителям. Когда весть о том распространилась до русских обозов, оттуда прибежали кашевары, конные пастухи, даже вольные торговцы и устремились на корысть. Пока храбрые в течение нескольких часов бились с татарами, некоторые «корыстовники» успевали по два и по три раза отнести свою добычу в лагерь и опять прибежать в город. Заметив, что число истинных воинов осталось невелико и те очень утомлены битвою, татары собрались с силами, дружно ударили на нападающих и в свою очередь потеснили их назад. Князь Михаил Воротынский послал к государю просить подкрепления. В эту минуту, увидев отступление наших, корыстовники испугались и обратились в бегство; многие из них не попали в ворота, а начали скакать через стены с криком: секут! секут! Видя бегство своих из города, Иоанн побледнел и смутился: он думал, что уже все войско наше отбито и приступ окончился поражением. Но окружавшие его опытные в ратном деле бояре («мудрые и искусные сигклиты», как выражается Курбский) велели водрузить самую большую хоругвь близ Царевых городских ворот, взяли Иоаннова коня за узду и поставили его под хоругвию; а половине двадцатитысячного царского полку велели сойти с коней и идти в город на помощь сражавшимся. Часть бояр также сошла с коней с своими детьми и сродниками и поспешила на сечу. Эта свежая помощь тотчас повернула битву опять в нашу пользу. Татары снова отступили к царскому двору и большим мечетям, где к ним присоединились духовные сеиты и муллы, с куль-шериф-моллою во главе, которые почти все пали в этой отчаянной резне. Едигер с остатком дружины заперся на своем укрепленном дворе и еще часа полтора оборонялся в нем. Наконец русские вломились и в это последнее убежище. Тут на одной стороне двора они увидали толпу прекрасных женщин в белых одеждах, а в другом углу собрался остаток татар около своего хана: они думали, что русское войско прельстится женщинами и их нарядами и прежде всего бросится забирать их в плен. Но русские пошли прямо на татар. Тогда они взвели своего царя Едигера на башню и просили на минуту остановить сечу. Просьба их была услышана. «Пока наш юрт стоял и в нем был царский престол, мы обороняли его до последней возможности; ныне отдаем вам царя здравым: ведите его к своему царю! А оставшиеся из нас идем на широкое поле испить с вами последнюю чашу». Выслав Едигера с одним карачием, или вельможею, по имени Зейнеш, и двумя имилдешами (царскими молочными братьями), татары начали частию пробиваться в Елбугины ворота, а большей частью прыгать со стен и собираться на берегу Казанки. Стоявшие с этой стороны воеводы открыли по ним огонь из пушек. Татары бросились берегом вниз по реке, потом остановились, сбросили с себя лишнюю одежду, разулись и пошли вброд через реку. Их оставалось еще тысяч пять, и притом самых храбрых. Русские, стоявшие на стенах, видели, что татары уходят, но остановить их не могли, ибо в этом месте были большие стремнины. Молодой воевода, князь Андрей Михайлович Курбский, первый пустился в погоню, собрав вокруг себя сотни две или три всадников. Он перешел реку и раза три храбро врубался в густую толпу татар, но в четвертый раз упал и вместе с раненым конем своим и сам весь израненный потом замертво был поднят своими; только крепкая кольчуга охранила его от смерти. На помощь всадникам подоспел родной брат князя Курбского, он тоже несколько раз врубался в толпу татар; подоспели некоторые другие воеводы, которые били неприятелей до тех пор, пока те не достигли болотистого, лесистого места, куда и спаслось их несколько сот оставшихся от истребления.

Казань была взята, вместе с тем освобождено несколько тысяч русских пленников. В полон русским досталось огромное количество татарских жен и детей, а вооруженные люди, по приказу царя, большею частию были избиваемы «за их измены». Убитых оказалось такое множество, что по всему городу не было места, где бы можно было ступить не на мертвого, а около царского двора и по ближним улицам кучи убитых возвышались наравне с городскими стенами; рвы были ими наполнены, а также и те места, по которым уходили последние защитники, т. е. берега Казанки и луг, простиравшийся от нее к лесу. Разумеется, и русскому воинству дорого обошлась эта победа, и оно потеряло во время осады множество людей от болезней и от рук неприятельских.

Иоанн прежде всего возблагодарил Бога за победу и велел петь благодарственный молебен под своим знаменем, на котором было изображение Нерукотворного Спаса. (На том же месте он потом велел соорудить и храм в честь этого образа.) Сюда собрались воеводы и все бояре, с князем Владимиром Андреевичем впереди; потом подъехал и Шиг-Алей. «Буди государь здрав на многие лета на Богом дарованном ти царстве казанском!» — повторяли они, приветствуя государя. Окруженный воеводами и своими дворянами, государь вступил в город и направился к царскому двору. Его встречали победоносные войска с толпами освобожденных русских пленников и кричали: «Многая лета царю благочестивому Ивану Васильевичу, победителю варваров!» Город в разных местах горел. Царь приказал тушить пожары, а все взятые сокровища, пленников и пленниц велел разделить между воинами; себе взял только пленного Едигера-Махмета, царские знамена и городские пушки. После того он возвратился в свою загородную стоянку.

С радостною вестью в Москву к своей царице Анастасии, брату Юрию и митрополиту он отправил шурина своего Даниила Романовича Юрьева. К 4 октября Казань очистили от трупов и государь снова вступил в город. Тут он выбрал место, на котором велел построить соборный храм во имя Благовещения, пока деревянный; потом с крестами обошел городские стены и велел святить город. Затем, приняв челобитье и присягу о покорности от Арских людей и Луговой черемисы, царь оставил здесь своим наместником и большим воеводою князя Александра Борисовича Горбатого, при нем товарищем князя Василия Семеновича Серебряного, и дал ему многих дворян, детей боярских, стрельцов и казаков; а сам 11 октября поспешил отправиться в свою столицу, хотя некоторые опытные бояре советовали ему не спешить отъездом и прежде устроить дела казанские. Он поплыл с пехотою на судах по Волге, а конницу послал берегом с князем Михаилом Воротынским к Васильсурску. В Свияжске воеводою оставлен князь Петр Иванович Шуйский, который ведал и всей Горною черемисою. В Нижнем, кроме жителей и духовенства, государя встретили бояре, посланные приветствовать его из Москвы от царицы, брата Юрия и митрополита. Из Нижнего государь поехал на конях к Владимиру; не доезжая этого города, он встретил боярина Траханиота, который привез радостную весть от царицы Анастасии: у нее родился сын царевич Димитрий. Прежде нежели вступить в столицу, Иоанн не преминул заехать в Троицкую лавру и поклониться угоднику Сергию. Когда государь приблизился к Москве, навстречу ему вышло такое множество народу, что все поле от реки Яузы до посаду едва вмещало людей. Слышались только крики: «Многая лета царю благочестивому, победителю варварскому, избавителю христианскому!» Митрополит, епископы и все духовенство встречали государя с крестами. Царь обратился к митрополиту и ко всему освященному собору с пространным благодарственным словом за их молитвы, с помощью которых он победил неверных казанцев. Митрополит отвечал ему в том же смысле. После сего царь сошел с коня, снял доспех и заменил его царским одеянием; повесил на груди Животворящий крест, на главу возложил шапку Мономахову и пеший отправился за крестами в Успенский собор; здесь со слезами благодарности прикладывался к мощам митрополитов Петра и Ионы. И уже затем вступил он в царские палаты, где обнял свою супругу и новорожденного сына. Бесспорно, это был счастливейший и самый светлый день в его жизни.