Целью большого похода зимой 1547/48 года, который возглавил сам царь, была, несомненно, столица ханства. С войском везли многочисленный «наряд пушечной», но осуществить задуманное помешала необычно теплая дождливая зима. До Владимира — места сбора войска — пушки довезли «великою нужею». Столь же труден был путь до Нижнего Новгорода, однако переправить «наряд» через Волгу по льду, покрытому водой, оказалось невозможно. Поход на Казань все же был продолжен, войска дошли до столицы ханства. Здесь они сразились с татарской ратью, «самого царя в город втопташа», но без артиллерии штурмовать город было невозможно, и, простояв под Казанью семь дней, армия двинулась в обратный путь.
Потерпев неудачу, русское правительство не отказалось от своих целей и твердо вознамерилось добиваться задуманного. Осенью 1549 года началась подготовка к новому походу на Казань. К этому времени в самой Казани произошли важные события. В начале 1549 года хан Сафа-Гирей «убился в своих хоромах» — поскользнувшись, он ударился в «умывальный теремец главою своею» и умер. Ханом стал его двухлетний сын Утемыш-Гирей, от имени которого правила его мать Сююн-Бике. В Москву были отправлены послы с предложением мира. Со смертью Сафа-Гирея возобновилась борьба между отдельными группами знати за власть и за влияние, а следовательно, и за ориентацию внешней политики ханства. Ясно было, что малолетний хан не может управлять ханством в такой критической ситуации. Но из этой бесспорной посылки делались разные выводы. Часть знати искала выход в укреплении связей с Крымом и Стамбулом. В грамоте, которую отправили в Крым «Мамай князь в головах и уланы и молны» (то есть муллы), хана просили, если он хочет, «чтобы тот юрт» от него «не отшол», прислать в Казань находившегося в то время в Стамбуле царевича Девлет-Гирея. Текст ярлыка, одного из немногих сохранившихся казанских документов XVI века, говорит о том, что его составители были проникнуты идеологией «священной войны»: они выражали надежду, что, погибнув в войне с «русскими людьми», непременно попадут в рай. Однако казанские послы попали в руки «казаков» Ивана IV и до Крыма не доехали. Наряду с прокрымской группировкой в Казани были и сторонники московской ориентации. В рассказе архимандрита Новоспасского монастыря Нифонта о походе 1550 года упоминаются казанцы, призывавшие царя прийти с войском под Казань — «и мы против государя своего руки не подоймем».
В таких условиях русское правительство не проявляло желания заключить мир с Казанью. Для участия в новом походе было собрано большое войско, в котором, в частности, приняло участие дворянское ополчение городов Новгородско-Псковского края. В феврале 1550 года русские осадили Казань. Начался артиллерийский обстрел города, царь «туры велел поделати и к городу приступати». В России с тревогой ждали результатов похода. Один из современников записал: «А колико не было вести про государя великого князя, вся земля была в велицей печали и скорби, и глаголаше: един государь был во всей Русской земли, и паки еще не дошед совръшеннаго возраста, како таковаго государя из земли выпустили. И бысть во всех болших и менших слышати: ох, горе земли нашой». И на этот раз осада Казани продолжалась недолго. Через одиннадцать дней войско двинулось в обратный путь. Официальная летопись объясняет причины ухода тем, что начались «ветры сильные и дожди великие, и мокрота немерная», и пушки и пищали не смогли стрелять. Так оно, вероятно, и было, но подлинные причины неудачи раскрывает неофициальный рассказ архимандрита Нифонта. Поход был предпринят в неудобное время по просьбе сторонников московской ориентации, обещавших не оказывать сопротивления, если сам царь придет под Казань, но их обещания оказались несостоятельными, и царь снял осаду, «видя их (то есть казанцев. —
Неудачи двух походов показали неосновательность надежд на то, что казанский вопрос может быть решен одним ударом. По-видимому, уже в лагере под Казанью стали обсуждаться другие пути к достижению цели. Решение было найдено при участии сопровождавших царя в походе казанских «князей»-эмигрантов. Уже события зимы 1546/47 года показали непрочность ханской власти на Горной стороне Волги. Неудивительно, что опыт этих событий подсказал русским политикам решение поставить на этой территории крепость, побудить чувашей признать власть Ивана IV и тем самым «тесноту учинити Казаньской земли».