Коломну на соединение с рязанским князем Романом Ингваревичем старшего сына Всеволода вместе с воеводой боярином Глебом Еремеевичем. Переяславские полки князя Ярослава в походе не участвовали.
В начале 1238 г. владимирско-рязанская рать сошлась с монголами под Коломной. По словам новгородского летописца, русские «бишася крепко», но устоять не смогли. Князь Роман и воевода Еремей были убиты, их войско почти целиком истреблено. Восточные источники сообщают, что на «Ике» (на Оке) получил смертельную рану и умер царевич Кулькан. Видимо, он погиб под Коломной. То был единственный царевич, погибший во время западного похода. Этот факт дал основание предположить, что сражение под Коломной было одним из крупнейших за всё время Батыева нашествия.
От Коломны монголы повернули на Москву, взяли и сожгли город и двинулись на Владимир.
Вероятно, несмотря на некоторые трудности, зимняя война была привычным для монголов делом. Климат в Забайкалье достаточно суровый, зимы там более холодные, чем в Северо-восточной Руси. Вероятно, климат на Руси в целом был в XIII в. несколько теплее, чем сейчас: до «малого ледникового периода» XVI–XIX вв. было ещё три века. Монголы использовали русла замёрзших рек как дороги, по которым удобно везти стенобитные машины и обозы. Были и трудности: каждый монгольский воин имел трех лошадей. Стотысячный табун лошадей, собранный в одном месте, невозможно было прокормить при отсутствии подножного корма. Татарам пришлось поневоле рассредоточить свои силы. При хорошей разведке и едином командовании русским войском это позволило бы разгромить Бату. Но русские князья этого сделать не смогли.
Владимирские полки значительно поредели после коломенской битвы, и великий князь Юрий Всеволодович не решился оборонять столицу. Разделив оставшиеся силы, он с частью войска отступил на север, а свою жену и сына Всеволода оставил с воеводой боярином Петром Ослядуковичем во Владимире. По понятиям современников Владимир, располагавший тремя поясами укреплений, был неприступной крепостью. Внешний пояс обороны проходил по Новому и Мономахову (Печерному) городу. Он состоял из вала и деревянных стен. На вершине холма стоял каменный детинец. Вход в Новый город охраняли Золотые ворота с надвратной каменной башней.
Татары приступили к осаде Владимира 3 февраля 1238 г. Рассчитывая выманить русских из крепости, монголы подвели к Золотым воротам младшего сына Юрия, попавшего к ним в плен. Ввиду малочисленности гарнизона воевода отклонил предложение о вылазке. 6 февраля монголы «почаша наряжати лесы и порокы ставиша до вечера». 7 февраля штурмом с трех направлений, от Золотых ворот, с севера и со стороны Клязьмы, они ворвались в Новый город и подожгли его. Мужество защитников Владимира засвидетельствовано монгольскими источниками. «Осадив город Юрия Великого, – написал автор монгольской хроники, – взяли 8 дней. Они ожесточённо дрались, и Менгу-Каан лично совершил богатырские подвиги, пока не разбил их». Князь Всеволод имел возможность защищаться в каменном детинце. Но он видел невозможность в одиночку противостоять монголам и, подобно другим князьям, старался возможно скорее выйти из войны. Семья Всеволода заперлась в каменном Успенском соборе, в то время как сам князь попытался войти в соглашение с татарами. По сообщению южнорусской летописи, Всеволод вышел из города с малой дружиной, неся с собой «дары многий». Дары не смягчили Менгу. Его воины ворвались в детинец и подожгли Успенский собор. Находившиеся там люди погибли в огне. Уцелевшие были ограблены и уведены в плен. Князя Всеволода доставили к Вату, который приказал «зарезать его пред собою».
Князь Юрий бежал на север, отправив гонцов за помощью. Брат Святослав и трое племянников из Ростова привели свои дружины. Лишь Ярослав не внял призыву брата.
Владимирский князь надёжно укрылся от татар, разбив лагерь в лесистой местности на реке Сить к северу от Волги. Это была довольно выгодная позиция: она позволяла контролировать узел дорог на Новгород и Белозёрск. О численности собранного им войска можно судить по тому, что сторожевой полк князя насчитывал, по некоторым сведениям, до 3000 воинов. Но боевой дух армии был подорван предыдущими поражениями и известием о падении столицы.