Прибыв в Татищеву, Пугачев занялся ее укреплением, поскольку в ней «никакой огорожи не было» (оборонительные сооружения были разрушены во время захвата крепости в конце сентября 1773 года). Он приказал соорудить «з двух сторон снежной вал», по которому «разставили пушки». Снег насыпали пленные безоружные солдаты из бывшего Чернышевского отряда. Чтобы затруднить штурм, вал был залит водой, превратившейся на морозе в лед. К пушкам «для заряду и пальбы» были «приставлены» пленные «кананеры и салдаты», которым «правильно показывал стрелять» сам Пугачев. Кстати, он лично руководил расстановкой орудий: «размерил дистанцию, сколь далеко будут брать его пушки ядрами и дробью, и поставил в тех местах колышки и навел в удобные места пушки»[514].
Когда к обороне крепости всё было готово, «государь» обратился к своему войску с призывом, «чтоб послужили с храбростию», а затем отдал приказ: «…тот день, как князю Голицыну придти должно будет к Татищевой, чтоб была в городе совершенная тишина, и чтоб люди всячески скрылись, дабы не видно было никово и до тех пор к пушкам и каждому к своей должности не приступать, покуда князя Голицына корпус не подойдет на пушечный выстрел ядром». Понятно, что Пугачев рассчитывал на эффект внезапности.
Поначалу ему удалось ввести противника в заблуждение. 21 марта в четыре часа утра Голицын произвел рекогносцировку. Поскольку разъезды, посылаемые им к Татищевой, никого не встретили, то Голицын решил, что повстанцы не собираются защищать крепость и покинут ее без боя. Однако к вечеру выяснилось, что бунтовщики не намерены сдавать Татищеву и что их много. Следующим утром в направлении Татищевой вышел авангард правительственных войск под начальством полковника Юрия Бибикова, а через час после него — основные силы. Не доходя четырех верст до Татищевой, Бибиков выслал на разведку разъезд из трех Чугуевских казаков. Увидев их, пугачевцы, в свою очередь, отправили им навстречу бабу, которой приказали: «…как ее казаки спросят, есть ли кто в крепости, то б она сказала, что злодеи были, да уехали». Баба исполнила всё в точности, и казаки въехали в ворота крепости, после чего повстанцы пытались их схватить, однако двоим разведчикам удалось бежать. Единственный пленный был на счету самого «государя»: «с Овчинниковым и кинулись на чюгуевцов, и из оных одного он, Емелька, с лошади спехнул» и к тому же ранил. Пугачев спросил казака, сколько войска у Голицына. Тот, если верить показаниям самозванца, преуменьшил количество людей («тысяч до пяти») и здорово преувеличил число пушек («с семьдесят»)[515].
Через некоторое время голицынский отряд появился у Татищевой. Его правой колонной командовал генерал Мансуров, левой — генерал Фрейман. С правой стороны шел также авангард Юрия Бибикова. Пугачевцы, несмотря на то, что были обнаружены, огонь не открывали. На следствии самозванец говорил, что «стрелять не велел для тово, чтоб наждать на себя и не терять напрасно ядер». Однако когда противник начал орудийный обстрел Татищевой, повстанцы ответили. Артиллерийская перестрелка продолжалась несколько часов, после чего Голицын бросил на штурм части Фреймана. Пугачевцы отбили нападение и даже перешли в контратаку, одновременно призывая солдат прекратить братоубийственное сражение. Однако на помощь Фрейману пришел батальон князя Долгорукова. В следующие несколько часов Пугачев и Голицын вводили в бой новые силы и успех клонился то в одну, то в другую сторону. Наконец, Голицын послал в бой последний резервный батальон гвардии капитан-поручика Толстого и ударил всеми силами по мятежникам, а чтобы отрезать им пути к отступлению, приказал занять Илецкую и Большую Оренбургскую дороги[516].
Видя, что дело идет к поражению и «надежды нет отбитца», Пугачев, согласно его показаниям в Яицком городке, решил бежать в Берду, оставив вместо себя во главе войска Овчинникова, которому приказал продолжать сражение сколько возможно. На большом московском допросе Пугачев уже несколько по-иному рассказывал о своем бегстве: якобы он решил покинуть поле боя не по собственной инициативе, а по совету Овчинникова:
— Уезжай, батюшка, штоб тебя не захватили, а дорога свободна и войсками не занета.
— Хорошо, я поеду, но и вы смотрите ж, коли можно будет стоять, так постойте, а коли горечо будут войски приступать, так и вы бегите, чтоб не попасся в руки[517].