На помощь Басманову он направил большую армию под командованием князя Ф. И. Мстиславского, сосредоточившуюся в Брянске. Несмотря на численное превосходство правительственных войск — у Мстиславского было 25 336 служилых людей (с боевыми холопами, по-видимому, около 40 000), у Лжедмитрия I не более 15 000, инициатива принадлежала самозваному «царевичу». 21 декабря 1604 г. в сражении, произошедшем в урочище Узруй, недалеко от Новгорода-Северского, польские гусарские роты опрокинули правый фланг московской армии, а затем, обойдя центр русской позиции, атаковали ставку воеводы Мстиславского, который был ранен в голову, но спасен подоспевшими стрельцами. Участник битвы Жак Маржерет высоко оценил действия Лжедмитрия, вставшего во главе кавалерии, ударившей на русские полки: «Вступив в схватку, он повел три польских отряда в атаку на один из батальонов столь яростно, что сказанный батальон опрокинулся на правое крыло и также на основную армию в таком беспорядке и смятении, что вся армия, кроме левого крыла, смешалась и обратила врагам тыл». Управление войсками было нарушено, и московские полки поспешно отступили к своему обозу, стоявшему у леса. От окончательного разгрома рать Мстиславского спасла несогласованность действий польских командиров, не поддержавших атаку главных сил. В результате контрудара одного из стрелецких приказов поляки вынуждены были прекратить преследование отступающей и укрепившейся в своем обозе московской армии. Благодаря этому русские воеводы смогли избежать больших потерь. В войске Мстиславского, даже по преувеличенным польским данным, погибло не более 4 тыс. человек.

В январе 1605 г., получив подкрепление, русская армия снова перешла к активным действиям. Московской ратью, помимо оправлявшегося от ран Ф. И. Мстиславского, командовал князь Василий Иванович Шуйский. Доведя численность войск до 50 тысяч человек (по сильно завышенным польским сведениям, московская армия насчитывала 130 тыс. человек), русские воеводы выдвинулись к городу Севску, неподалеку от которого, в Чемлыжском острожке, находилось войско самозванца. 20 января полки Мстиславского и Шуйского заняли село Добрыничи (в 20 верстах от города Севска), где расположились лагерем.

В ночь с 20 на 21 января 23-тысячное польско-казацкое войско Лжедмитрия I выступило из Севска, чтобы, воспользовавшись преимуществом внезапного нападения, атаковать русскую рать. Однако эта попытка была пресечена бдительностью сторожевого охранения. На рассвете 21 января московские воеводы расположили свое войско перед Добрыничами, учитывая опасность фланговых ударов конницы, решивших исход сражения под Новгородом-Северским (на р. Узруй). Стоявшая в центре позиции стрелецкая пехота с фронта и флангов была прикрыта возами с сеном, между которыми установили 14 орудий. Конные полки разместились на флангах, чуть впереди основной позиции.

Атаку на русские полки возглавил сам Лжедмитрий. По свидетельству Георга Паерле он, «с обнаженным палашом в руках, на карем аргамаке, поскакал прямо в толпы врагов, в надежде увлечь за собою дружину». Вслед за своим предводителем поскакали 400 поляков и 2000 «москвитян». Первому удару польской и казачьей конницы способствовал успех — ей удалось обратить в бегство наемные конные роты капитанов Вальтера Розена и Жака Маржерета, стоявшие на правом фланге русской позиции, и потеснить полк Правой руки воеводы В. И. Шуйского.

Однако, когда поляки, развернувшись, попытались с фронта и правого фланга обрушиться на русскую пехоту, в полной мере проявилась предусмотрительность московских воевод, прикрывших стрелецкий строй возами с сеном и артиллерией. Польские роты были встречены сокрушительным ружейно-пушечным залповым огнем и обратились в бегство. Казацкая пехота Лжедмитрия I, лишившись конного прикрытия, была окружена и уничтожена. Остатки войска самозванца бежали к границе. От окончательного разгрома «названного Димитрия» спасла героическая оборона казачьего гарнизона небольшой крепости Кромы, под стенами которой надолго задержалось главное русское войско. Это позволило Лжедмитрию оправиться от поражения и пополнить свои войска, поредевшие в боях на Северщине. В конце января — начале февраля на сторону самозванца перешли «польские» города Белгород и Царев-Борисов, в марте — Елец и Ливны.

После неожиданной смерти Бориса Годунова (13 апреля 1605 г.) обстановка в стране резко изменилась. К осаждавшему Кромы войску послали новых воевод — князя Михаила Петровича Катырева-Ростовского, и Петра Федоровича Басманова. Обстановка неуверенности и в стране, и в военном лагере под Кромами способствовала возникновению разветвленного заговора в пользу «царевича Дмитрия», душой которого стал князь Василий Васильевич Голицын. Поворотным моментом в судьбе страны явилось предательство второго воеводы Петра Федоровича Басманова, примкнувшего к заговорщикам, главой которых был его сводный брат В. В. Голицын. 7 мая 1605 г. начался мятеж под Кромами. На сторону самозванца перешла часть стоявшего здесь войска: дворянские сотни из Рязани, Тулы, Каширы, Алексина, северских городов, немецкая рота капитана Вальтера Розена. Остальные, вместе с сохранившими верность Годуновым воеводами М. П. Катыревым-Ростовским, А. А. Телятевским, В. П. Морозовым, В. Б. Сукиным и М. Ф. Кашиным поспешно отошли к Москве, встревоженные слухами о приближении 40-тысячной армии Лжедмитрия.

Войска самозванца двинулись к Москве, где 1 июля 1605 г. вспыхнуло восстание, поднятое его эмиссарами Гаврилой Пушкиным и Наумом Плещеевым, зачитавшими сначала в подмосковном Красном Селе, а затем на Красной площади пространную грамоту «царевича Димитрия». Объявив народу о чудесном спасении и правах на изменнически похищенный престол он требовал, чтобы москвичи били ему челом, обещая всем «тишину, покой и благоденственное житье», а также значительное снижение податей. Щедрые посулы самозванца всколыхнули московский посад. Федор Борисович Годунов, унаследовавший царство после смерти отца, был сведен с престола и заключен под стражу на старом боярском дворе Годуновых. Участь свергнутого царя была предрешена. Из Серпухова, где стоял тогда с войском Лжедмитрий, прибыл дворянин М. А. Молчанов, который 10 июня с другими подручными самозванцами задушил Федора Борисовича и его мать царицу Марию Григорьевну. Официально народу объявили, что Годуновы умерли, приняв «зелье».

20 июня 1605 г. Лжедмитрий I торжественно вступил в Москву и занял царский трон. Правление самозванца было недолгим. При походе на Москву «царевич» сулил всем поддержавшим его небывалые милости. Став царем, он сдержал часть этих обещаний: даровал податные льготы южнорусским городам, одарил казаков, настоял на восстановлении в новой редакции Судебника права крестьянского выхода в Юрьев день (март 1606 г.). Но далеко не все прежние обязательства были выполнены, многие из них, отвечая интересам одних слоев русского общества, серьезно ущемляли права других.

Кроме того, повседневная деятельность царя и его ближайшего окружения, выказанное ими явное пренебрежение старорусскими обычаями вызывала резкое неприятие церкви, боярства и большинства посадских людей. Действительно, в глазах православного люда многие поступки государя выглядели не соответствующими традиционному царскому обиходу, даже нехристианскими. Вопреки русским обычаям Лжедмитрий I не спал после обеда, не соблюдал постов, ел запрещенную церковью пищу (жареную телятину), ходил в баню в воскресные дни, что осуждалось, как неподобающий поступок, вел разгульную и распутную жизнь. Особенно недовольны были москвичи, страдавшие от произвола казачьего и шляхетского окружения царя. Еще более накалила обстановку его женитьба на знатной полячке Марине Мнишек, дочери сандомирского воеводы Ежи (Юрия) Мнишка. С невестой-шляхтенкой и ее родственниками в Москву прибыла не свита, но целая армия (по русским сведениям «6000 избранного воинства», по польским — около 1000 телохранителей), наводнившая русскую столицу. Пышная свадьба «царя Дмитрия Ивановича и Марины Юрьевны состоялась 8 мая 1606 года. Вооруженную стражу новой царицы после бракосочетания не распустили, а разместили на дворах бояр, купцов и посадских людей, изгнав из них хозяев.