Зимний поход 1549/1550 гг. готовился более основательно. Полки собирались во Владимире, Суздале, Шуе, Муроме, Костроме, Ярославле, Ростове и Юрьеве. 20 декабря из Владимира в Нижний Новгород кратчайшей дорогой с осадной артиллерией отправились воеводы Василий Михайлович Юрьев и Федор Михайлович Нагой. В поход войско провожали специально прибывшие во Владимир митрополит Макарий и крутицкий владыка Сава. В послании митрополита есть чрезвычайно важный призыв, адресованный воеводам и детям боярским: идти в поход «без мест». Получив благословение митрополита, царь во главе собранных полков выступил «на свое дело и на земское» к Нижнему Новгороду, откуда 23 января 1550 г. русское войско вниз по Волге направилось в татарскую землю.
Под Казань полки пришли 12 февраля и начали готовиться к осаде хорошо укрепленной крепости. Однако погодные условия вновь оказались не на русской стороне. По свидетельству летописцев наступило «в то время аерное нестроение, ветры силние, и дожди великие, и мокрота немерная; и из пушек и ис пищалей стреляти не мощно, и к городу приступати не възможно за мокротою. Царь и великий князь стоял у города 11 ден, а дожди по вся дни быша и теплота и мокрота великие; речкы малые попортило, а иные многие прошли, а приступати к городу за мокротою не угодно. И царь великий князь, видев такое нестроение, пошол от града Казани прочь во вторник <…> февраля 25».
Основная причина неудачных походов 1547–1550-х гг. скрывалась в невозможности наладить правильное снабжение войск, вынужденных действовать на вражеской территории, вдали от своих городов. С целью исправления положения дел было решено в будущем 1551 году в устье реки Свияги, на Круглой горе, «промеж Щучья озера и Свияги-реки» (в 20 верстах от Казани) построить новую крепость. Превратив ее в крупную базу, русские войска могли контролировать все правобережье («Горную сторону») Волги и ближние подступы к Казани. Основной набор стен и башен, а также жилых помещений и двух храмов будущей русской твердыни зимой 1550/1551 г. заготовили на Верхней Волге в Углицком уезде в вотчине князей Ушатых. Надзирал за ее строительством государев дьяк Иван Григорьевич Выродков, которому предстояло не только изготовить крепость, но затем, в разобранном виде, доставить ее к устью Свияги. Эту сложнейшую инженерную операцию сопровождал целый ряд мероприятий, призванных изменить ход военных действий против волжских татар.
Главная роль в акции прикрытия фортификационных работ на Круглой горе отводилась рейду князя Петра Семеновича Серебряного, получившему весной 1551 г. приказ идти с полками «изгоном на казаньской посад». Одновременно с этим Вятская рать Бахтеара Зюзина и волжские казаки должны были занять все перевозы по основным транспортным артериям ханства: Волге, Каме и Вятке. На помощь Б. Зюзину из Мещеры выслали 2500 пеших казаков во главе с атаманами Севергой и Елкой. Им предстояло пройти «Полем» к Волге и «суды поделать да поити вверх по Волге воевати казаньскых мест». Дальнейшая хроника этой войны упоминает атамана Севергу с связи с его действиями на Вятке в составе рати воеводы Б. Зюзиным, что свидетельствует о благополучном завершении казачьего похода из Мещеры на Волгу. Другие отряды служилых казаков действовали в Нижнем Поволжье. На них жаловался царю Ивану IV нурадин Ногайской орды Измаил, писавший, что его казаки «у Волги оба берега отняли и волю у нас отняли и наши улусы воюют».
Войско князя П.С. Серебряного выступило из Нижнего Новгорода на Казань 16 мая 1551 г. и уже 18 мая было под стенами города. Нападение русского войска оказалась для татар полной неожиданностью. Воинам князя Серебряного удалось ворваться в посад и, пользуясь внезапностью своей атаки, нанести противнику ощутимый урон. Однако казанцам удалось перехватить инициативу и потеснить русских, вынужденных отступить к своим кораблям. Во это время были окружены и взяты в плен 50 стрельцов вместе со стрелецким сотником Афанасием Скоблевым.
Отступив от Казани, войско князя Серебряного встало лагерем на реке Свияге, дожидаясь прибытия туда армии Шах-Али и доставки основных конструкций будущей крепости. Огромный речной караван вышел в путь в апреле, а подошел к Круглой горе только в конце мая 1551 г.
В апреле из Рязани «на Поле» двинулось войско воевод Михаила Ивановича Вороного и Григория Ивановича Филиппова-Наумова. Перед ними была поставлена задача прервать сообщение Казани с Крымом: «нечто пойдут ис Казани казанские люди в Крым по царевича или как царевич ис Крыму или крымские люди пойдут в Казань, и им над ними дела царева и великого князя беречи».
Активность русских войск ошеломила казанцев и отвлекла их внимание от начатого 24 мая строительства на Свияге. Крепость, была построена за четыре недели, несмотря на явный просчет строителей, неверно определивших общую длину стен будущего города. Об этом совершенно определенно говорится в летописи: «город же, которой сверху привезен, на половину тое горы стал, а другую половину воеводы и дети бояръскые своими людми тотчас зделали»[17]. Новая крепость. нареченная «во царское имя» Ивангородом Свияжским (Свияжском) и стала русским форпостом в Казанском ханстве. Возведение сильной крепости в самом сердце татарского государства продемонстрировало силу Москвы и способствовало началу перехода на русскую сторону ряда поволжских народов — чувашей и черемисов-марийцев. Полная блокада водных дорог ханства московскими отрядами усугубляла сложную ситуацию. В Казани назревало недовольство правительством, составленным из крымских князей во главе с уланом Кощаком, главным советником ханши Сююн-Бике. «И крымцы видев то, что им от казанцов быти отданными государю, събрався все да пограбя, что възможно, побежали ис Казани». Однако уйти этому отряду, насчитывающему «триста человек уланов и князей и азеев и мурз и казаков добрых», не удалось. На всех перевозах стояли крепкие русские заставы, обойти которые было невозможно. В поисках безопасной переправы крымцам пришлось значительно отклониться от первоначального маршрута. Отряд Кощака вышел «к Вятке-реке, а уже тут не почали великого князя людей, стояли бо утаяся по сторожам». Татары изготовили «тары» и стали переправляться через реку. В этот момент их атаковала находившаяся в засаде вятская рать Бахтеяра Зюзина, усиленная казаками атаманов Федора Павлова и Северги. Большую часть крымцев перебили, а 46 человек во главе с уланом Кощаком попали в плен. Схваченных татар привезли в Москву, где «государь их за их жестосердие казнить велел смертию».
Новое правительство, которое возглавили оглан Худай-Кул и князь Нур-Али Ширин, вынуждено было пойти на переговоры с русскими властями и согласиться принять ханом угодного Москве «царя Шигалея» (Шах-Али). 11 августа 1551 г. казанские послы князь Бибарс Растов, мулла Касим и ходжа Али-Мерден согласились выдать русской стороне хана Утемыша и «царицу» Сююн-Бике, признать присоединение к России горной (западной) стороны Волги, запретить христианское рабство и принять ханом Шах-Али. 14 августа 1551 г. на поле в устье реки Казанки (в 7 км от Казани) состоялся курултай, на котором татарская знать и духовенство одобрили заключенный с Москвой договор. 16 августа состоялся торжественный въезд нового хана в Казань. Вместе с ним «для полону и иных для управных дел» приехали русские представители: боярин Иван Иванович Хабаров и дьяк Иван Григорьевич Выродков, которым на следующий день казанские власти передали 2700 наиболее видных русских пленных.
Правление нового казанского «царя» продолжалось недолго. Обезопасить себя и немногих своих сторонников Шах-Али мог только одним способом — пополнив казанский гарнизон за счет русских войск. Но, несмотря на шаткость положения, хан согласился ввести в Казань лишь 300. касимовских «князей и мырз и казаков» и 200 стрельцов. Между тем, вынужденное согласие Шах-Али выполнить ряд требований московского царя, в том числе выдать русских пленных, окончательно подорвало авторитет казанского правительства. Отказа Москвы на просьбы Шах-Али о возвращении под власть Казани присягнувших России жителей «Горной» половины ханства вызвало еще большее недовольство татар. Хан попытался силой подавить оппозицию, но, начатые им репрессии лишь усугубили ситуацию. В связи с этим в Москве, где внимательно следили за развитием событий в Казани, стали склоняться к принятию предложения, высказанного ее сторонниками из числа казанской знати: об удалении Шах-Али и замене его русским наместником. Неожиданные действия хана, узнавшего о предстоящей передаче власти прямому представителю Москвы и решившего покинуть престол, не дожидаясь официального уведомления, спутало карты сторонников такой рокировки. 6 марта 1552 г. Шах-Али под предлогом поездки на рыбную ловлю покинул Казань. Захватив в качестве заложников сопровождавших его князей и мурз (всего 84 человека), он ушел под русскую защиту в Свияжск. Вскоре после этого в Казань были направлены московские воеводы, но вступить в город им не удалось. 9 марта 1552 г. подстрекаемые князем Исламом, князем Кебеком и мурзой Аликеем Нарыковым, горожане восстали. В ходе переворота к власти пришла партия сторонников возобновления войны с Россией во главе с князем Чапкуном Отучевым. Новым ханом стал астраханский царевич Едигер-Мухаммед, войска которого начали военные действия против русских отрядов, стараясь очистить от них Горную половину ханства. В одном из боев был взят в плен и казнен казачий атаман Северга., разделивший судьбу еще 180 русских воинов, большинство из которых оказались в плену во время переворота произошедшего в Казани 9 марта 1552 г. Москва не могла смириться с крахом планов в отношении Казани, и приступила к подготовке очередного похода на татар. Немедленно возобновилась блокада русскими отрядами-заставами казанских речных путей.