Уже с 1545 года Иван IV организовал походы на Казань. Весной 1551 года при впадении реки Свияги в Волгу, недалеко от Казани, построили крепость Свияжск, которая стала базой для действий против ханства. В июне следующего года из Москвы выступила 150-тысячная армия во главе с самим царем. В нее входили стрелецкие полки, отряды донских казаков, вспомогательные мордовские, чувашские и даже татарские отряды.
Крымский хан Девлет-Гирей, помогая казанцам, повел свое войско к Туле. Но у засек за Окой и на Оке русские отряды отбили крымскую рать. В конце августа началась осада Казани. Приступ, проведённый 2 октября 1552 года, закончился взятием города. В 1556 году к России было присоединено и Астраханское ханство. Еще год спустя российское подданство приняла Большая Ногайская Орда, кочевавшая между Волгой и Яиком. Часть ногайских улусов ушла на Кубань и составила Малую Ногайскую Орду. Эти улусы приняли вассальную зависимость от Крыма.
В те же 1550-е годы Москва организовала ряд походов против Крымского ханства. Даниил Адашев дошел со своими полками до Крыма. Туда же совершили поход
Победы в Поволжье, оборонительно-наступательные мероприятия на юге заметно укрепили государство. Но самым главным итогом присоединения огромных территорий на востоке и юго-востоке стала произвольная широкомасштабная колонизация русским населением незаселённых степных просторов Дикого Поля и Поволжья. В Поволжье и на юге в середине – второй половине XVI века царскими воеводами и казаками строились города-крепости: Алатырь, Данков, Ливны, Ряжск, Шацк, Темников, Чебоксары, Уфа, Воронеж, Самара, Царицын, Саратов, Раздоры и другие. Уже в первой трети XVI века (хотя возможно и ранее) в ходе противостояния с Крымским ханством и Ногайской Ордой на границах России в низовьях и верховьях Дона стали произвольно складываться и формироваться военизированные казачьи общины, давшие начало Донскому казачеству. Во всяком случае, исторические источники ярко свидетельствуют о становлении Донского казачество именно в это время. Численность донских казаков росла с каждым десятилетием. Ряды его пополнялись десятками тысяч крепких, решительных, пассионарных, молодых людей, не желавших нести государственное тягло, и своевольно ушедших из своих городов и сёл на юг за Засечную Черту.