После взятии Азова в Москву, 3 сентября, был послан атаман Потап Петров с товарищами и отписью о взятии города. В Москве атамана и казаков наделили камками, сукнами, денежным жалованьем и отпустили с грамотою, в которой царь укорял казаков и старшин за то, что они взяли Азов без царского повелении и самовольно убили турецкого посла Кантакузена. «Ибо того не ведется и тогда, когда государи воюют, а я с султаном состою в мире. Не дельно и то, что прислали к нам одного атамана с четырьмя молодыми казаками и атаману не дали описи, что взято вами в Азове. Пришлите новую станицу с атаманом и 15 или 20 лучшими казаками и о слухах и вестях, что умышляет крымский хан и ногайские мурзы, с ними напишите. Наблюдайте за крымцами, скажите ногаям, чтоб они, помня прежнюю присягу свою, шли б под вашу власть, а мы пожалуем вас Нашим царским жалованьем, смотря по вашей службе».
Султан, получив донесение о взятии казаками Азова, будучи в Персии, сейчас же отправил в Москву посла с укоризной, что Москва помогает казакам сноситься с Персией и явно нарушает мир между двумя государствами. Царь отвечал своими жалобами на крымского хана, беспрерывно делающего набеги на московские земли, и совершенно отрекся от казаков, предоставляя султану воевать с ними и их усмирять. Султан, уверившись, что казаки взяли Азов без царского указу, повелел значительной рати из Крыма, Темрюка, Тамани и ногаям возвратить Азов. Но наступление полевых орд казаки легко отбивали и много брали их в плен.
Султан Мурад после покорении Багдада умер. На трон вступил полуумный его брат, и Турцией стала править его мать с визирем Мухамет-Пашой. Несмотря на тяжелое внешнее положение в отношении Австрии, Польши, Персии и Москвы, визирь решил возвратить Азов. Началась подготовка похода на Азов, длившаяся год. В 1641 году из Царьграда, морем, а из Крыма сухим путем, под начальством силистрийского паши армия двинулась к Азову. Количество боевого состава войск, кроме наемных специалистов из Венеции и германской земли, рабочих из молдаван и валахов, было 20 000 янычар, столько же спагов, 50 000 крымских татар и 10 000 черкесов. На флоте было привезено 129 проломных пушек, ядра которых весили от полутора до двух пудов, 674 пушки мелкого снаряда и 32 зажигательные мортиры. Сам паша командовал 43 галерами, великим числом галетов и других мелких судов. Со стороны казаков, Азов оборонялся составом, в числе, примерно 7 000 человек с атаманом Осипом Петровым. юня 1641 года турки обету пили Азов от реки Дона до моря. Флот, высадив пехоту и артиллерию, остановился в 8 милях от устья Дона и в 40 верстах от Азова. В тылу турецких войск, осадивших Азов, развернулись казачьи отряды в сторону Крыма, Тамани, прикрывая Черкасск. Осаждавшие оказались в положении осажденных. Турецкая армия с первых же дней осады стала ощущать недостаток в снабжении и подвозе. Со стороны турок к казакам было послано посольство для переговоров о сдаче, обещая казакам сейчас же 12 000 червонных и 30 000 по выступлении. Казаки отвечали: «Сами волею взяли мы Азов, сами и отстаивать будем, помощи кроме Бога ни от кого не ожидаем и прельщений ваших не слушаем, не словами, а саблями примем вас незванных гостей…».
25 июня 30000 лучших турецких войск были двинуты на приступ Азова. Штурм был отбит и турки потеряли до 6 000 человек. После этого началась правильная осада. Турки стали насыпать вал вокруг стен Азова. Казаки сделали вылазку, осаждавших разогнали и вал разбросали. Турки позади этого вала насыпали вал выше стен Азова, поставили на валу более ста орудий большого калибра и день и ночь стали обстреливать город идо подошвы сбили крепостной вал. Казаки насыпали второй. Турки постепенно разбивали валы, казаки сооружали новые, и окончательная осада казаками выдерживалась за четвертым. В целях экономии снарядов турки стали вести на крепость приступы. Недостаток питания вызывал недовольство крымских татар и они требовали, чтобы паша отпустил их воевать русские окраины. Паша отпустил их, но казаки, наблюдавшие внешний фронт, напали на них и рассеяли, не дав ничего захватить. Паша, ввиду недостатка снарядов и питания, решил ограничиться в течение некоторого времени блокадою. Казаки получили передышку ив это время к ним проникла помощь припасами и живой силой. При наступлении осени в турецком войске начался мор. Паша, потеряв надежду взять Азов открытой силой, просил султана отложить покорение его до будущей весны. Но визирь именем султана приказал: «Паша, возьми Азов, или отдай мне голову».