Пока дипломаты собирались с мыслями, Россия решила закрепить свои завоевания в Прибалтике военным путем. В феврале и апреле 1577 года на двух заседаниях Боярской думы было принято решение нанести решающий удар по польско-литовской Прибалтике. Поход возглавил сам царь. 8 июня Иван IV выступил из Новгорода, а 15 июня прибыл в Псков. Вторжению помешали неожиданно возникшие проблемы с союзниками, в частности с датским герцогом Магнусом. Иван Грозный считал его своим подданным — «голдовником» (таким термином царь обозначал «вассала») и соответствующим образом обращался с ним. Для датского принца это было дикостью. Царь учинил в Пскове своеобразное судилище над Магнусом, где заставил его унизительно оправдываться. Незадачливый «ливонский король» должен был подписать соглашение, сильно урезающее датские владения в Ливонии. Теперь они простирались к северу от р. Аа на незначительную территорию. Магнус почувствовал себя оскорбленным. Чрезмерное давление на него, несомненно, было ошибкой русского правительства: Иван Грозный буквально толкнул герцога в объятия своих врагов, Польши и Литвы. Они не упустили своего шанса, завязали тайные переговоры с датским герцогом и склонили его на свою сторону. Измена Магнуса случится еще через год. Пока же датские наемные отряды и русские полки выступили вместе.
9 июля 1577 года из Новгорода двинулся полк Т. Р. Трубецкого, который через некоторое время, пройдя через Ливонию, вышел на берег Западной Двины у г. Кройцбурга. Тем самым был обозначен желаемый рубеж русского продвижения в Ливонии. Царь понимал, что на захват Курляндии, находившейся за Западной Двиной, у него вряд ли хватит сил, а вот на Эстонию и Лифляндию — наверняка. Проблему захвата Ревеля и Риги можно было решить по ходу дела: не удастся взять — придется блокировать. 13 июля на Ливонию двинулась 30-тысячная рать во главе с самим государем и его сыном Иваном. Вместе с ней шли татарские отряды Симеона Бекбулатовича. Одновременно с севера в литовскую зону оккупации Ливонии вторглись полки Магнуса.
Представитель Речи Посполитой в Ливонии Григорий Ходкевич располагал всего четырехтысячным войском, поэтому все, что он мог делать, — отступать. От Стефана, занятого осадой мятежного Гданьска, никакой помощи не было. Гарнизоны ливонских крепостей насчитывали от нескольких десятков до, в лучшем случае, нескольких сотен воинов. Было очевидно, что они не выдержат ни осад, ни штурмов. Так и вышло: крепости открывали ворота одна за другой, предпочитая плен неизбежной гибели в случае сражения. 16 июля сдался Мариенгаузен, который обороняло всего… 25 человек. 24 июля, увидев под стенами вверенной ему крепости войска, комендант г. Лудзена заявил о своем горячем желании немедленно перейти под власть московского царя и приказал открыть ворота. 27 июля пала крепость Розиттен, 9 августа — Динабург. Их гарнизоны были «милостиво» приняты Иваном IV на службу.
8 августа комендант Вольмара А. Полубенский сообщил в Речь Посполитую о военной катастрофе в Ливонии: без помощи королевской армии Ливония падет, как пал в свое время Полоцк. Помощи не последовало. 12 августа копыта коня Ивана Грозного омыла волна Западной Двины. Здесь были взяты Кройцбург и Лаудон. 20 августа сдался Зессвеген, 21 — Шваненбург, 22 — Берзон.
Успехи русско-датских войск в Прибалтике имели и свою оборотную сторону. Поняв неизбежность завоевания, осознав, что Польша и Литва бросили их на произвол судьбы, ливонцы были вынуждены выбирать между русским и датским владычеством. Естественно, они склонялись в пользу Дании: датчане — протестанты, братья по вере, более близки по культуре и жизненному укладу, да и репутация Магнуса была лучше, чем у царя. В результате в конце августа под Кокенгаузеном Ивана IV ждал сюрприз. Он получил известие, что часть ливонских городов, в частности Венден и Кокенгаузен, присягнули Магнусу. Герцог прислал грамоту, в которой сообщал, что именно он и его доблестные войска взяли восемнадцать ливонских городов. Они вошли в Ливонское королевство, подвластное датскому принцу.
То, что Магнус фактически взбунтовался, было полбеды. Не удивляла и позиция ливонцев, выбравших власть датчан, а не русских. Более всего царь был возмущен тем, что герцог у него украл победу: получалось, что успехами русского оружия в Ливонии воспользовалась Дания. Грозный написал Магнусу крайне резкое послание, в котором потребовал выполнения Псковского соглашения 1577 года. В противном случае датчанин может убираться — либо на о. Эзель, принадлежавший Датской короне, либо за море, в Копенгаген.