Осада затянулась. Шел уже сентябрь месяц. Казаки, окопавшись в четвертом земляном городке, держались твердо. Время от времени к ним прорывались из Черкасска р. Доном подкрепления; подвозили снаряды и провиант. Остальные отряды казаков расположились по низовым городкам и следили за движениями врагов, стараясь не пустить их вверх по Дону. От смрада гниющих трупов у турок появились заразные болезни. Стал ощущаться недостаток в снарядах и провианте.
Посылаемые крымским ханом под украинные города за добычей отряды уничтожались казаками. В турецкой армии стали появляться недовольство и ропот. Гуссейн-дели не знал, что делать, и просил султана отложить покорение Азова до следующей весны, но получил ответ: «Паша! Возьми Азов или отдай свою голову». Пришлось напрячь все усилия, чтобы сломить твердость казаков. Начались отчаянные приступы озверевших турок, продолжавшиеся беспрерывно последние две недели. Казаки не уступали, делали отчаянные вылазки, уничтожали врагов, захватывали у них порох и снаряды, подводили новые подкопы и взрывали турецкие укрепления. В инженерном искусстве они понимали лучше европейских специалистов. Около половины их уже пало смертью героев. Остальные были почти все переранены; от бессонных ночей они окончательно обессилили, губы их запеклись, лица и глаза от порохового огня и дыма опалились, гортань не давала звуков голоса, руки отказывались держать оружие. Но не таковы были донцы: они поклялись друг другу лучше умереть, но не сдаваться. Турки метали им на стрелах письма с обещанием выдать каждому из них по тысяче талеров, если они добровольно оставят Азов, который в сущности уже не существовал, но казаки на эти «бусурманския прелести не покусились» и ответили им новой, губительной для них вылазкой. В ночь под 26 сентября, ночь страшную и вместе трогательную, казаки очистили себя постом и молитвой, попрощались друг с другом, по-братски обнялись, перецеловались и решили на утро сделать последнюю отчаянную вылазку – победить, или умереть всем, до одного человека.
В три часа ночи страшные, опаленные, с сверкающими сверхчеловеческим огнем глазами они двинулись на врагов, но к удивлению своему не нашли их на прежних местах. Рассвет показал лишь одни следы бегущего неприятеля. Донцы воспрянули духом, наскоро сформировали отряды из более свежих сил и пустились в погоню, били без пощады, загоняли в воду, топили суда. Турки не ожидали этой дерзости и, объятые ужасом, гибли тысячами. Поражение было полное. Донские богатыри сдержали свою клятву: или умереть, или победить. Они показали всему миру, какова нравственная сила и доблесть казачья. Доселе непобедимые и гордые османлисы, наводившие страх и ужас на весь Ближний Восток и Европу, были посрамлены и уничтожены горстью доблестных донцов, ставших своею богатырскою грудью за свою, веками прославленную казачью честь, свободу дорогой родины и православную веру.
Турки в паническом страхе бежали, оставив под Азовом от 50 до 70 тысяч трупов. Раненый крымский хан Бегадир-Гирей умер на дороге. Кафинский паша Юсуф был убит. Сам главнокомандующий, силистрийский паша Гуссейн-дели от стыда и сраму скончался в пути. Немногие из уцелевших военноначальников были преданы «турецкому» военному суду. Так окончилось это беспримерное в летописях народов дело, названное в истории «
Воздав благодарение Богу за одоление многочисленных врагов, казаки отправили в Москву легкую станицу с атаманом Наумом Васильевым с подробным известием об успехе своего оружия и просили царя принять Азов себе в вотчину, так как все они крайне изнурены, переранены, наги и босы и держать город дальше не в силах. Атаман лично объяснил царю и боярам, что если Азов не будет принят от них,
Царь похвалил казаков за их мужество и послал на Дон милостивую грамоту и 5 тыс. руб. денег. Вслед за этим 2 декабря им послан был на Дон дворянин Желябужский с поручением осмотреть азовские укрепления, сделать чертежи и сметы на исправление стен, зданий и проч.