Численность рати, отправившейся в казанский поход, один из русских воевод князь Андрей Курбский впоследствии определил в 90 тысяч человек, из них не менее 30 тысяч конницы. У русских было 150 тяжелых осадных орудий и большое число легких пушек.

Под Казань были брошены почти все военные силы Руси. 16 июня 1552 года главные силы во главе с великим князем выступили из Москвы. Уже по дороге к Коломне стало известно, что значительные силы крымских татар движутся к Туле. 23 июня тульский наместник Темкин сообщил, что город осадило многочисленное крымское войско, усиленное турецкой артиллерией и янычарами. На следующий день татары предприняли штурм Тулы, который был отбит. Узнав о приближении к городу значительных сил русских – полка правой руки и передового полка, срочно отряженных великим князем на помощь Туле, крымский хан не решился на повторный приступ и стал отступать. Русские полки настигли крымское войско на реке Шиворонь и нанесли ему тяжелое поражение. Ошибкой крымского хана было то, что он поспешил с походом, не дождавшись, пока Иван IV с армией не удалился от Москвы достаточно далеко, тогда он лишился бы возможности вовремя отразить крымскую угрозу.

После разгрома крымских татар поход на Казань продолжился. 1 июля все московские полки, кроме сторожевого, собрались в Коломне. Отсюда военный совет решил двигаться двумя колоннами. Правая колонна в составе большого и передового полков и полка правой руки шла через Рязань и Мещеру, левая, в которую входили ертаул (легкоконная разведка), сторожевой и царский полки и полк левой руки, – через Владимир и Муром.

4 августа обе колонны соединились у Борончеева городища на реке Сура. Утром 13 августа московская рать прибыла в Свияжск, где ее ждали гарнизон крепости, ополчение из черемисов, чувашей и мордвы, татарский отряд Шиг-Алея (Ших-Али), русского союзника, а также прибывшая по реке судовая рать с артиллерией и запасами продовольствия. 17 августа московские войска начали переправу через Волгу, продолжавшуюся три дня. Уже один этот факт свидетельствует о большой численности армии Ивана Грозного.

19 августа началась осада Казани. Царь предложил татарскому хану Едигею сдаться, но получил отказ. Город окружала деревянная стена протяженностью около 5 км с 15 башнями. Она была прикрыта рвом шириной в 6,5 и глубиной – в 15 м. Внутри города находилась цитадель – казанский Кремль, обнесенный дубовой стеной с 8 башнями. Восточнее Казани в Арском лесу татары построили укрепление, откуда угрожали тылу московских войск. Гарнизон Казани насчитывал около 30 тысяч человек. Кроме того, в Арском укреплении находился отряд князя Епанчи в несколько тысяч всадников. Он вел партизанскую войну.

21 августа русские начали строить осадные укрепления – палисады из бревен и туры, – наполненные землей корзины из прутьев. 23 августа войска стали выдвигаться к стенам Казани. Ертаул, состоявший из 7 тысяч всадников, внезапно был атакован сильным татарским отрядом и оказался разрезан надвое. На помощь дворянской коннице поспешили стрельцы, огнем из пищалей рассеявшие татар. К исходу 23-го числа Казань была полностью окружена. Однако вечером следующего дня сильная буря уничтожила часть судов с запасами, что осложнило положение осаждающих. Но Иван Грозный был непреклонен в стремлении взять Казань любой ценой.

Русские устроили плотину и отвели реку Казанку от города, чтобы лишить защитников крепости воды. Однако татары стали брать воду из ключа на берегу реки, к которому ходили по подземелью. Осаждающие построили вокруг Казани две циркумвалационные линии. Гарнизон делал вылазки, мешая осадным работам, однако был не в состоянии их сорвать, разрушая лишь небольшие участки укреплений.

27 августа русские начали развертывать против Казани артиллерию. 30 августа 150 осадных орудий открыли огонь по крепости, подавив значительную часть татарской артиллерии. На Арском поле русские соорудили деревянную башню высотой 13 м. На ней поставили 10 орудий и 50 гаковниц (легких пушек с крюком (гаком) для противодействия отдачи) и, подкатив башню к крепостной стене между Арскими и Царевыми воротами, стали обстреливать город со стороны Арского поля.

31 августа осаждающие начали четыре подкопа под казанские стены. Один из этих подкопов был подведен под подземный ход, по которому казанцы ходили за водой. Ход был взорван, и после этого в городе стал ощущаться острый недостаток воды. Ее источником остались лишь городские колодцы. Из-за плохих санитарных условий в Казани распространились эпидемии.

30 августа половина всего русского войска была двинута против отряда Епанчи. Небольшие силы русских вошли в Арский лес, были атакованы татарами и своим отступлением подвели неприятеля под удар основной части войска. После этого боя отряд Епанчи с большими потерями отступил в свое укрепление. Однако он не был уничтожен, и московские воеводы решили штурмовать Арскую крепость. 8 сентября она была взята отрядом под командованием князя Горбатого-Шуйского. Епанча с остатками своего войска бежал и больше не мог уже беспокоить осадную армию своими набегами.

2 октября войска Ивана Грозного начали штурм Казани. За два дня до этого был взорван подкоп у Арских ворот, уничтоживший находившиеся перед воротами защитные сооружения. После этого русские приблизили туры к самым воротам. Стрельцам, боярским людям и казакам удалось захватить Арскую башню. Кроме того, в стенах крепости артиллерия проделала ряд проломов. Против проломов татары спешно возвели деревянные срубы и засыпали их землей. Иван обратился к татарам с предложением капитулировать, но они ответили: «Мы все помрем или отсидимся». Тогда армия пошла на приступ.

Главный удар наносился по восточному и юго-западному фасам крепости, где было больше всего проломов. На остальных направлениях атаки должны были сковать татарские силы. Русские войска были разделены на шесть штурмовых колонн. Каждая из колонн, в свою очередь, была развернута в три линии. В первой линии шли казаки и боярские люди. Вторую линию составляли главные силы стрельцов, а третья линия служила резервом. Общим резервом являлся царский полк.

В 3 часа утра 2 октября были взорваны подкопы под Арскими и Ногайскими воротами. После этого по крепости был открыт огонь из всех орудий. Под его прикрытием войска пошли на штурм. Татары обстреливали противника из пушек и пищалей, лили на штурмующих кипящей смолой, сбрасывали на них бревна. Однако со стороны Арского поля, где в результате взрыва подкопа была разрушена часть крепостной стены, русским удалось ворваться в город. На улицах завязался рукопашный бой. Татары предприняли отчаянную контратаку и оттеснили противника обратно к стенам. В этот момент Иван ввел в бой половину царского полка, который отбросил татар к ханскому дворцу. Почти все защитники города были перебиты или пленены. Лишь отряд в 6 тысяч человек переправился через Казанку и ушел в лес. При этом значительная часть прорвавшихся была уничтожена русскими войсками, обеспечивавшими штурм.

В результате взятия Казани и разгрома Казанского ханства Москва установила контроль над обширным регионом Поволжья. Печальный пример Казани побудил Астраханское ханство в 1556 году без боя сдаться на милость царя Ивана.

Эти войны связаны с завоеваниями и последующими междоусобицами в империи Великих Моголов – государстве, в тот момент обладавшем наиболее сильной армией в Азии.