1611 год принес Марфе и ее близким много печали. 19 марта в городе вспыхнуло восстание. Москвичи, недовольные засильем поляков, бросились громить дома, где те проживали, и начали устраивать на улицах баррикады. В итоге им удалось захватить часть ворот и башен Белого города и прорваться в Китай-город. Марфа тут же приказала запереть все ворота и выставить стражу. Но дом Романовых остался в стороне от главных уличных боев. Особенно ожесточенными они были на Лубянской площади. Поляки, почувствовав, что скоро будут разбиты, пошли на неслыханную подлость — приказали поджечь Белый город сразу с нескольких концов. Восставшие были вынуждены бросить оружие и начать спасать свое имущество и домочадцев. В это время поляки нещадно с ними расправлялись.
Марфа, увидев огромное зарево на окраинах столицы, стала опасаться, что ветер перекинет огонь и на двор Романовых. По ее приказу слуги приготовили воду, топоры, багры. Часто горевшие здания предпочитали не тушить, а ломать, чтобы пожар сам прекратился. Но на этот раз все обошлось благополучно. На следующий день восстание было подавлено. Многие патриоты предпочли покинуть город, оставив пепелище победителям-полякам.
Позднее Марфа узнала, что разгром московского восстания позволил Сигизмунду арестовать строптивых русских послов, в том числе и Филарета, и в апреле отправить в польский плен. Он продолжался долгих 8 лет. Забота о сыне Михаиле теперь полностью ложилась на материнские плечи. Это было не таким уж простым делом, учитывая очень сложное положение в столице и во всей стране.
В самом начале апреля Первое ополчение осадило Москву. В ходе первых боев полякам пришлось отступить и покинуть Белый и Земляной город. Их сил хватало только на то, чтобы оборонять Кремль и Китай-город. Вскоре эти части города были осаждены. Таким образом, Марфа и Михаил оказались «невольными сидельцами», т. е. осажденными. Первое время они продолжали жить в своем доме на Варварке. В погребах было достаточно продуктов, рядом протекала река, поэтому долго особых жизненных невзгод они не испытывали. Лето прошло в томительном ожидании, что сложившаяся ситуация как-то изменится. Но большая часть ополченцев уходить от стен Кремля не собиралась. Не помогла даже подброшенная поляками дезинформация о том, что Прокопий Ляпунов вступил с ними в тайные переговоры за спиной казаков. Хотя атаманы расправились с мужественным воеводой, но дело патриотов рушить не стали.
Безрезультатно закончились попытки отрядов короля прорваться к осажденным и доставить им продовольствие и боеприпасы. Наступила голодная и холодная зима 1611/12 года. Она принесла с собой болезни и смерть для обитателей Китай-города и Кремля.
Одной из жертв невзгод стала дочь Марфы Татьяна, молодая княгиня Катырева-Ростовская, умершая летом 1611 года. За свою короткую жизнь она испытала больше бед и печалей, чем счастья и радости. Марфа тяжело пережила смерть дочери, не оставившей после себя потомства. Единственной надеждой матери и продолжателем рода стал сын Михаил. Поэтому она с еще большим рвением начала о нем заботиться, холить и лелеять. Юноше шел шестнадцатый год, но крепким здоровьем он не отличался. Годы голодной ссылки для него также не прошли даром.
Вскоре оказалось, что жить в Китай-городе опасно. Не получавшие жалованье польские солдаты занялись разбоем и грабежами. Они врывались в богатые дома и забирали продовольствие и ценные вещи. Хотя начальник гарнизона А. Гонсевский пытался навести порядок, но все было напрасным. На семейном совете было решено, что Марфа с Михаилом переедут в дом Ф. И. Шереметева, находившийся в Кремле. Их родственник возглавлял Казенный дворец и не бедствовал. К тому же у него была надежная охрана для спасения последних остатков царских сокровищ, в том числе и легендарной «шапки Мономаха». В то время Марфа не подозревала, что все это сберегается для ее сына. Она лишь констатировала, что от прежних огромных царских сокровищ осталось совсем мало.
«Кремлевские сидельцы» с трудом пережили зиму. Запасы продовольствия почти иссякли. Помощь от короля не приходила. Некоторые бояре, в частности И. М. Воротынский и А. В. Голицын, стали склоняться к тому, чтобы прервать отношения с Сигизмундом, выгнать польский гарнизон и объединиться с ополченцами. За эти предложения они были арестованы и брошены в тюрьму. Очень обострились отношения «седьмочисленных бояр» и с патриархом Гермогеном. Глава православной церкви открыто называл поляков во главе с королем главными врагами веры и Отечества. Он рассылал грамоты по городам с призывом начать национально-освободительную борьбу с интервентами. За это А. Гонсевский приказал бросить святого старца в земляную тюрьму Чудова монастыря и кормить лишь необмолоченным овсом и водой. Поскольку Гермогену было уже за 80 лет, то столь суровый образ жизни он вынести не смог и в феврале 1612 года скончался.