26 июня 1579 г. Стефан Баторий направил московскому царю гонца Вацлава Лопатинского, доставившего Ивану IV королевскую «разметную» грамоту с объявлением войны Московскому государству. В этом документе польский король объявил себя освободителем русского народа от тирании Ивана Грозного, против которого он и собирается выступить в поход. 30 июня 1579 г. польско-литовская армия начала выдвигаться к русским границам. На следующий день шедшие в авангарде «литовские казаки» захватили небольшие пограничные крепости Козьян и Красный, а 4 августа венгерские наемники овладели городом Ситно. Дорога на Полоцк была открыта.
Встревоженный вторжением польской армии в пределы Московского государства, Иван Грозный пытался укрепить гарнизон Полоцка и его боевые возможности. Однако эти действия явно запоздали. В Полоцк из Пскова была направлена крупнокалиберная пищаль «Свиток», но до начала осады ее смогли довезти лишь до Себежа. Сопровождавшие орудие головы князь Василий Иванович Мещерский и Константин Дмитриевич Поливанов вынуждены были оставить «Свиток» в этом псковском пригороде. Между тем, наличие такой пушки в осажденной крепости могло серьезно повлиять на исход борьбы за Полоцк — нельзя забывать какую роль в позднейшей обороне Пскова сыграли подобные «Свитку» крупнокалиберные орудия «Барс» и «Трескотуха». Не смогло пробиться в Полоцк направленное туда в большой спешке войско под командованием Бориса Васильевича Шеина, Федора Васильевича Шереметева и подчиненных им младших воевод: князя Михаила Юрьевича Лыкова, князя Андрея Дмитриевича Палецкого и князя Василия Ивановича Кривоборского. Эта рать, усиленная отрядами донских казаков Юрия Булгакова и Василия Кузьмина Караваева, выступила из Пскова 1 августа 1579 г. Воеводам был вручен царский наказ пройти в Полоцк и укрепить его гарнизон. Иван IV не доверял полоцким воеводам, считая что они «худы и глупы». Его также беспокоила нехватка в Полоцке воинских людей. Вступив в Полоцкую землю, воеводы узнали о начавшейся осаде и полной блокаде Полоцка и, выполняя данные им на этот случай указания, укрепились в ближайшей к городу крепости Сокол.
Осада Полоцка поляками продолжалась три недели. В самом начале ее, оставив Стрелецкий острог, защитники города отошли в господствующий над ним Высокий замок, где войска Батория встретили серьезное сопротивление. Численность польской армии к тому времени не превышала 16 тыс. человек. Первоначально осаждающие пытались зажечь деревянную крепость артиллерийским огнем, обстреливая ее калеными ядрами. Но защитники города, возглавляемые воеводами князем Василием Ивановичем Телятевским, Петром Ивановичем Волынским, князем Дмитрием Михайловичем Щербатым, Иваном Григорьевичем Зюзиным, Матвеем Ивановичем Дьяком Ржевским и дьяком Лукой (в других документах — Лукьяном) Раковым успешно ликвидировали возникавшие пожары: рискуя жизнью, русские воины на веревках спускались со стен и тушили зажженные неприятелем участки стен. Именно в связи с этим Стефан Баторий сказал, что «в деле защиты крепостей они («москвитяне» — В. В.) превосходят все прочие народы». Распространению огня мешала установившаяся дождливая погода, поэтому польский король обещанием высоких наград и добычи уговорил служивших ему венгерских наемников пойти на штурм крепости. 29 августа 1579 г., воспользовавшись ясным и ветреным днем, венгерская пехота бросилась к стенам Полоцка и с помощью смоляных факелов сумела их поджечь. Затем венгры, поддержанные поляками, ринулись на штурм через пылающие стены крепости. Но защитники крепости сумели насыпать вал там, где прогорела ее стена, вырыть перед ним ров, а за ним установить орудия. Когда нападавшие ворвались в крепость, прямо у рва их остановил залповый огонь русских пушек. Понеся большие потери, пехотинцы Батория поспешно отступили в свой лагерь. Неудача ненадолго остановила наемников. Возбужденные рассказами об огромных богатствах, хранящихся в крепости, венгерские солдаты, подкрепленные немецкой пехотой, вновь ринулись на приступ Верхнего замка. И на этот раз ожесточенный штурм был отбит с большими потерями для штурмующих.
Тяжелые потери понес и полоцкий гарнизон. Утратив веру в помощь русских войск, осажденные не полагались уже на защиту своих полуразрушенных укреплений. Тогда часть русских воинов во главе с воеводой Петром Волынским вступила с королем в переговоры, завершившиеся сдачей Полоцка на условии свободного выхода из него всем ратным людям. Отказавшиеся участвовать в переговорах воеводы укрылись в соборе Святой Софии и были пленены поляками после упорного сопротивления. Некоторые из добровольно сдавшихся в плен русских воинов позже перешли на службу к Баторию, получив во владение самые бесплодные в Литве земли. Но большинство служилых людей, несмотря на страх перед казавшейся неминуемой расправой со стороны Ивана Грозного, предпочло вернуться домой в Россию. Вопреки их опасениям славившийся свирепостью царь не тронул провинившихся воинов, ограничившись удалением на службу в пограничные города: Великие Луки, Заволочье, Невель и Усвят, защищая которые они могли искупить свой проступок.
1 сентября 1579 г. польский король вступил в Полоцк. Однако этот триумф не удовлетворил Стефана Батория, и военные действия были продолжены.
После взятия Полоцка, литовские отряды из состава войска Батория под командованием гетмана Константина Ивановича Острожского совершили набег на северские земли, дойдя до Стародуба и Почепа. Еще один литовский отряд оршанского старосты Филона Кмиты ходил на смоленский рубеж. 4 сентября польскими войсками была без боя взята крепость Туровля, лежащая в 4-х милях (18–19 км.) к юго-западу от Полоцка. 19 сентября 1579 г. другой военачальник Батория Николай (Миколай) Юрьевич Радзивилл во главе венгерских, немецких и польских наемных войск осадил крепость Сокол. Число ее защитников к тому времени значительно уменьшилось, поскольку отряды донских казаков, посланные вместе с Борисом Васильевичем Шеиным к Полоцку, самовольно ушли на Дон, «без отпуску … не дожидаясь литовских людей».
В ходе тяжелых боев под Соколом неприятельские войска сумели разгромить оборонявшие крепость русские полки и взять город, подожженный огнем польскими артиллеристами, вновь использовавшими здесь каленые ядра. В одной из разрядных книг сохранилась выразительная запись о взятии крепости: «И грех ради наших город Сокол взяли месяца сентября в 25 день, а воевод царя и великого князя в городе в Соколе побили, а иных живых поимали». Оставив пылающую крепость, ее защитники сделали отчаянную попытку пробиться из города, но были оттеснены назад в Сокол. За ними туда ворвался отряд немецких наемников. Но русские воины успели захлопнуть за ними ворота. Опустив железную решетку, они отрезали вражеский отряд от основных сил. Внутри крепости, в огне и дыму, началась ужасная битва. Поляки и литовцы бросились на помощь своим находившимся в крепости товарищам, опасаясь, что им достанется вся добыча. Атаковавшие разломали ворота и ворвались в горящий Сокол. В безжалостной схватке его гарнизон вновь попытался пробиться из города, но был почти полностью уничтожен. В плен попал воевода окольничий Ф.В. Шереметев с немногими уцелевшими в страшной резне людьми. Другие русские военачальники: главный воевода окольничий Б.В. Шеин, князь А.Д. Палецкий, князь М.Ю. Лыков и князь В.И. Кривоборский погибли в битве за город. По свидетельству очевидца, старого наемника полковника Вейера, ни в одной из битв он не видел такого числа трупов, лежащих на столь ограниченном пространстве. После боя их насчитали до 4 тысяч. Большие потери понесла и польская армия. Только наемных немецких солдат погибло более 500 человек. Сохранились рассказы очевидцев о страшных надругательствах над телами павших в сражении за Сокол русских людей. Так, немки-маркитантки вырезали из мертвых тел жир для составления целебной мази. После взятия Сокола польская армия осадила и крепостью Суша, где находилась артиллерия русской армии. Крепость была сдана 6 октября 1579 г. потерявшим мужество воеводой Петром Федоровичем Колычевым. В Суше противник захватил 21 большое орудие, 136 гаковниц, 123 длинных ручницы и 100 бочек пороха. После этого успеха Баторий вернулся в столицу Литвы Вильну, откуда направил Ивану Грозному послание (по определению С.М. Соловьева — «гордую грамоту) с сообщением о победах и требованием уступки Ливонии и признания прав Речи Посполитой на Курляндию.
