Война монгольского войска с булгарами оказалась затяжной: всю первую половину 1236 года происходили разведывательные бои по всему периметру Булгарского царства, и только после того, как к монгольскому войску присоединились еще семь армий, возглавляемых Менгу, Бурчеком, Гуюком, Каданом, Бури, Байдаром и Кульканом, монголы прорвались внутрь Булгарии и осадили Великий город Биляр. По расчетам А. Халикова, численность собственно монгольских туменов к тому времени приближалась к 250 тысячам всадников, поскольку в покорении Булгарии участвовали и ранее побежденные соседние народы.
Несмотря на сопротивление, организованное булгарским царем Абдуллой ибн Ильгамом, город был взят после планомерной осады, в ходе которой монголы разорили и сожгли окрестные села. Персидский историк и государственный деятель на службе монголов Ала ат-Дин Джувейни (1226–1283), создавший впечатляющую хронику монгольских завоеваний, писал, что перед взятием русских княжеств монголы
Археологические раскопки сожженного монголами Булгара-Биляра показывают, что город во время и после взятия был предан огню и мечу, как все города, которые не сдавались сразу: останки жителей и защитников города и сейчас обнаруживаются не только в руинах зданий, но и на дне городских колодцев.
Между тем взять Великий город было действительно непросто. Как пишет замечательный археолог-исследователь А. Халиков,
После монгольского штурма этот город, вместе со своими белокаменными и кирпичными зданиями, превратился в груду руин и прекратил свое существование, хотя местные жители и предпринимали чуть позже попытки вновь населить его.
Однако вслед монгольскому завоеванию геополитическая ситуация изменилась. Булгарским, как и русским, городам перестали угрожать внешние враги, и в течение следующих двух столетий города-укрепления на всем пространстве от Каспийского моря до Северной Руси уступили первенство городам-рынкам и городам-мастерским. Честь быть главным городом Волжской Булгарии также постепенно перешла к «городу Ибрагима», Бряхимову, то есть, Булгару-на-Волге, зрелищные архитектурные руины и сохранившиеся здания которого и сейчас стоят в шестидесяти километрах вниз по Волге от Казани.