16 августа русские войска начали постепенно переправляться на луговую сторону Волги и выгружать из судов пушки и всякие военные запасы, а спустя неделю они уже обступили Казань. Около того времени один из казанских вельмож, именно Камай-мурза, тайком ушел из города со своими близкими и передался Иоанну. Этот человек оказался очень полезен русским своею опытностью и своими сведениями. От него царь, между прочим, узнал, что казанцы собрали большие запасы продовольствия и приготовились к отчаянной защите, что во главе самых упорных противников Москвы, кроме Едигера, стоят кул-шериф-молла и кадий, Зейнеш ногайский, князья (беки) и мурзы Чапкунь, Ислам, Аликей, Кебек, Дербыш, Япанча и пр. Всего войска для своей обороны казанцы собрали от 50 до 60 тысяч. В том числе находилось около 2500 всадников, присланных на помощь из Ногайской орды, и несколько вспомогательных отрядов, набранных между Луговыми черемисами и другими народами Казанского царства. Кроме того, почти все казанские граждане и духовные лица также взялись за оружие. Едигер довольно умно распорядился своими силами. Отборную половину войска он оставил в городе для обороны стен, а другую половину и преимущественно конницу скрытно расположил на некотором расстоянии от города, в лесных засеках для того, чтобы действовать в тыл осажденных; эта внешняя часть войска находилась под начальством храброго наездника Япанчи.
Город Казань расположен на левой, луговой стороне Волги; он отделен от этой реки низменной полосой, имеющей верст шесть или семь в ширину, и возвышается на холмистом берегу речки Казанки, впадающей в Волгу, в углу, который заключается между этим берегом и Була-ком; последним именем называется тенистый проток, идущий из озера Кабана в Казанку. Крутые берега Казанки и Булака, с трех сторон огибающие город, представляли естественную его защиту, а с четвертой стороны там, где простиралось так называемое Арское поле, проведен был глубокий ров с валом. Стены города сделаны из широких дубовых срубов, набитых землею, и местами вооружены пушками и пищалями. Самую вершину угла, образуемого Казанкою и Булаком, занимал особо огражденный царский двор с несколькими высокими каменными мечетями, в которых находились ханские гробницы. Тут же на Казанку выходили двое городских ворот, а именно: Муралеевы и Элбугины, а на Булак — Тюменские; со стороны Арского поля шли ворота: Арские, Царевы, Ногайские, Крымские и Аталыковы.
Русские полки окружили Казань в таком порядке. Со стороны Волги на так называемом Царевом лугу расположились станом сам Иоанн и его двоюродный брат Владимир Андреевич с царским отборным полком, состоявшим преимущественно из детей боярских, которые представляли лучшую и наиболее исправно вооруженную конницу. Впереди его по Булаку, т. е. ближе к городу, стала левая рука, на устье Булака сторожевой полк, а за Казан-кой против помянутой верхней части города расположилась правая рука. В противоположной ей стороне, т. е. на Арском поле, от Булака стал большой полк; за ним далее к реке Казанке — передовой; а на берегу Казанки связью между этим полком и правой рукой служил легкий военный отряд, или яртоул. Первое столкновение произошло в то время, когда русские двинулись занимать свои места на Арском поле. Навели мосты через тенистый Булак; по ним первый пошел передовой яртоульный отряд, заключавший тысяч семь конницы и пеших стрельцов под начальством князей Пронского и Львова. Доселе город казался пустым; никого не было ни видно, ни слышно: так притаились его защитники. Но в ту минуту, когда русский отряд, перейдя Булак, стал подниматься на высокий холм, лежавший между городом и озером Кабаном, отворились городские ворота (вероятно, Аталыковы) и толпа конных и пеших татар бросилась на наш отряд. Сей последний вначале было замешался от неожиданного удара, но меж тем успела перейти Булак остальная часть яртоула, которым начальствовали князья Шемякин и Троекуров; по приказу государя (а без этого приказа было запрещено вступать в битву) они подкрепили сражавшихся детьми боярскими и стрельцами, и неприятель с большим уроном был отброшен в город. После того полки постепенно заняли назначенные им места.