А казанцы захватили на лугах у Свияжска стада, привезённые русскими для заготовки питания; затем посланная в погоню сотня казаков потеряла 70 человек, вооружённых пищалями, а казачий отряд из 30 человек, ехавший в Свияжск за продовольствием для главной камской заставы, попал в плен, был доставлен в столицу, где всех пленников убили. На Каме русские прозевали хана Едигера, который незаметно переправился через реку, и, прибыв в Казань, занял ханский престол.
Русское правительство стало готовиться к наступательным военным действиям в мае; в середине июня царь выехал из Москвы в армию. Турция немедленно вмешалась: в тот самый момент, когда русская армия выступала в поход, хан Девлет с крымским войском и турецкими янычарами неожиданно вторгся в Россию, и быстро дошёл до Тулы. Русские принуждены были прежде, чем начать поход против Казани, двинуть свои главные силы — правый фланг, авангард и половину царской гвардии, против крымцев и турок. Расчёт хана Девлета не удался: он полагал, что русское войско успело продвинуться на восток, и путь на Москву свободен. В виду приближения значительных русских сил, осада Тулы была прекращена, и Девлет отступил.
После этого прерванный поход на Казань был возобновлён. Русскому правительству стоило огромных усилий организовать этот грандиозный поход, и дело не обошлось без заминок: новгородцы заявили, что они отказываются участвовать, так как им невозможно быть так долго в пути и стоять под Казанью. Правительство на это ответило, что кто не желает участвовать в походе, может вернуться обратно, но кто пойдёт, будут наделены поместьями под Казанью. Мера подействовала, и все новгородские дети боярские, мелкопоместные дворяне изъявили единогласно желание идти в поход.
5 августа русская армия переправилась через Суру и вступила в пределы Казанского ханства. На границе царя встретили гонцы из Свияжска и депутация «горных людей». 13 августа достигли Свияжска. С 16 по 20 августа производилась переправа через Волгу; 20 августа царь высадился на устье Казанки, близ заводи Тирсн-Узяк.
Войска готовились к долгой осаде и были намерены даже зимовать под Казанью. Осада была подготовлена тщательным оборудованием военной базы в Свияжске, где были устроены громадные склады продовольствия и снаряжения; без этого осада была бы немыслима. Казанская артиллерия значительно уступала русской, насчитывавшей 150 орудий, но главную особенность военной организации у русских составляло применение новейших технических изобретений, в том числе — подкопов и мин при помощи пороха, и эти усовершенствования сыграли решающую роль при осаде Казани. Русское правительство позаботилось тем, чтобы поставить своё осадное дело наравне с западноевропейской техникой, а руководителем минных подкопов был, по преданию, английский инженер по фамилии Бутлер. И потому осада оказалась менее долговременной, чем ожидалось: крепость не могла устоять против разрушительного действия подкопов под стены, взрывавшихся при помощи пороха.
2 октября Казань была взята. Этот день, по мнению М. Худякова, «знаменовал собою гибель материального благосостояния, накопленного целыми поколениями, и утрату культурно-бытовых ценностей, которые теперь были безжалостно извлечены из укромных уголков, где они бережно сохранялись, без сожаления были изломаны, изуродованы, потеряны, уничтожены. Тысячи драгоценностей, ювелирных украшений, тканей, произведений высокого мастерства и искусства безвозвратно погибли. Богатству народа был нанесён страшный удар, от которого он едва ли мог бы оправиться. Громадный город сделался жертвою солдатского грабежа».
Более того, взятие Казани многие «политически окрашенные» историки рассматривают как проявление имперских амбиций русских, занятых порабощением народов. А некоторые «специалисты» говорят даже о том, что присоединение к России Казанского ханства было актом геноцида дотоле свободного татарского народа.
На самом же деле битва за Казань шла, главным образом, не между русскими и «свободным народом», а между войсками Иоанна Грозного и армией, призванной Едигером из Астрахани и Крыма. Трудно сказать, сколько всего он привёл иностранных боевиков, а во время решающей схватки его окружало 10 тысяч воинов. Что касается московского войска, то в нём татар было больше! Под русскими знамёнами было 60 тысяч московских и касимовских (Шагалиевских) татар, в основном в коннице. Согласно «Казанскому летописцу», Иоанн Грозный так «учинял началники воев»: «В преднем же полку началных воевод устави над своею силою: татарского крымскаго царевича Тактамыша и царевича шибанского Кудаита… В правой руце началных воевод устави: касимовского царя Шигалея… В левой же руце началные воеводы: астороханский царевич Кайбула… В сторожевом же полце началныя воеводы: царевич Дербыш-Алейо».