Главным московским воеводой после смерти Скопина-Шуйского стал брат царя Дмитрий Шуйский, «надменный, неспособный, пустой и мелочный человек, изнеженный щеголь», как характеризовал его Платонов. Назначение Дмитрия, у которого была славная коллекция поражений на поле брани, вызвало негодование как высших военачальников, так и рядовых воинов. Но, похоже, у царя Василия не было большого выбора: в тот момент лишь братья не вызывали у него подозрений в измене. Василий не считал возможным доверить свой главный силовой ресурс никому другому.
Дмитрий Шуйский и возглавил войска, выступившие на решающую битву с поляками. Серьезное подкрепление пришло из Швеции — до 10 тысяч солдат. Московское ополчение героическими усилиями было доведено до численности в 30 тысяч воинов. Авангардом выступал 6-тысячный отряд Валуева, сподвижника Скопина, который укрепился в остроге у Царева Займища (в районе Вязьмы) на Старой Смоленской дороге.
Глава польского войска Жолкевский тоже получил подкрепление в лице недавних тушинцев — атамана Заруцкого с донцами и Ивана Салтыкова с ратниками. Коронный гетман, имея крайне ограниченные силы (по некоторым оценкам, они в пять раз уступали российско-шведскому войску), предпочел сыграть на опережение, атаковав Валуева. Ему на помощь Дмитрий Шуйский повел основные силы войска. К вечеру 23 июня они расположились на ночлег у села Клушина. Шуйский и Делагарди провели ночь в пиршестве, споря о том, кто первым пленит Жолкевского.
Поляки атаковали до рассвета, и началась сеча. «Слова команды, брань и проклятия звучали едва ли не на всех европейских языках — на русском, польском, шведском, немецком, литовском, татарском, английском, французском, финском, шотландском».
И вот уже дрогнул полк Андрея Голицына. Вот уже наемники Делагарди отступили к своему лагерю. А когда отряд конных английских и французских мушкетеров после неподготовленной атаки вдруг повернул назад, польские гусары на их плечах ворвались в лагерь Шуйского.
У него оставалось много сил для контратаки. Но в это время наемная армия подняла бунт, не в последнюю очередь потому, что Делагарди задержал выплату солдатам полученного от Шуйского жалованья, надеясь на сокращение расчетной ведомости после битвы. Жолкевский направил в шведский лагерь своего племянника, который быстро склонил к предательству французских наемников. Делагарди, чтобы сохранить остатки своего воинства, лично направился к Жолкевскому и договорился с ним о перемирии, помимо русских. Но половина его рот и без него перешла на сторону поляков, а англичане и французы уже грабили русские обозы.
Конрад Буссов свидетельствовал: «Как только бой начался, от Понтуса (Делагарди. — В.Н.) отпали два полка французских конников, перешли к Жолкевскому и вместе с поляками стали стрелять в людей Понтуса и московитов, отчего московиты впали в такое уныние, что повернули врагам спины и убежали в Москву, а немецкий пеший отряд бросили на произвол судьбы». Дмитрий Шуйский дал приказ об отходе, который обернулся беспорядочным бегством. Командующий гнал коня до Можайска и в оборванном виде явился туда без рати.
«Когда мы шли в Клушино, — писал Жолкевский в своем донесении королю, — у нас была только одна моя коляска и фургоны двух наших пушек; при возвращении у нас было больше телег, чем солдат под ружьем». Валуев ждал приказов от своих, но дождался предложения Жолкевского присоединиться к Смоленскому соглашению о приглашении на престол Владислава. Рать Валуева примкнула к полякам.
Москва была в шоке от разгрома ее армии. Царь Василий Шуйский приказал готовить столицу к осаде. Но Клушинская катастрофа уже решила его судьбу.
Жолкевский шел к Москве. Можайск, Борисов, Боровск, монастырь Иосифа Волоцкого, Погорелое Городище, другие крепости сдались одна за другой, добавив в ряды гетмана еще 10 тысяч человек.
Крушение под Клушином вдохновило и Лжедмитрия II, который немедленно выступил к столице со своим вновь быстро возросшим войском. Вскоре его части стояли уже в Коломенском, заметно опередив Жолкевского, который был еще в 100 км от столицы.
Положение Шуйского вмиг стало настолько плохим, что он был уже готов вступить в переговоры с Жолкевским о мире. Москва оказалась практически беззащитной. Царь посылал гонцов по городам, требуя от воевод подкрепления. Но по большей части тщетно. Рязань ответила резким отказом, оппозицию возглавил Прокопий Ляпунов. Коломна и Кашира поспешили присягнуть Лжедмитрию II. Нижегородцы тоже получили приказ немедленно выдвинуться на защиту царя Василия. И они выступили в поход. Но дойти до Москвы не успели: на марше узнали, что там некого защищать, и нижегородские отряды были возвращены домой.
Жители Зарайска, где воеводой сидел Дмитрий Пожарский, тоже намеревались переметнуться к Лжедмитрию, но князю удалось заключить с представителями посада соглашение на таком принципе: «будет на Московском царстве по-старому царь Василий, ему и служити, а будет кто иной, и тому также служити».