Противник успел хорошо подготовиться к новой войне и будущей осаде, укрепив расположенный на господствовавших над окружающей местностью возвышенностях город. Казанский кремль был обнесен двойной дубовой стеной, заполненной щебнем и глинистым илом, с 14 каменными башнями – «стрельницами», находившимися одна от другой на расстоянии не превышавшем двойного полета стрелы (ок. 500 м.).[25] Подступы к городу прикрывали русла рек Казанки – с севера и Булака – с запада. С других сторон, особенно со стороны Арского поля, наиболее удобной для организации осадных работ, Казань окружал большой ров, достигавший 3 саженей (6,5 м.) в ширину и 7 саженей (15 м.) в глубину.[26] Наиболее уязвимым местом крепости являлись 11 ворот, хотя они были прикрыты башнями и дополнительными укреплениями из тарас. На городских стенах для защиты воинов от обстрела со стороны противника были устроены парапеты высотой в 140 см, над ними – деревянная кровля. Помимо внешних укреплений в самом городе была устроена внутренняя цитадель, которая находилась в северо-западной части Казани, на естественной возвышенности. Там стояли «палаты царские и мечети, зело высокие мурованные». От остального города дворец был отделен глубокими оврагами и внутрикрепостной каменной стеной.[27]
На этот раз татары не ограничились укреплением своего главного города. В 15 верстах к северо-востоку от Казани, в верховьях реки Казанки, на Высокой горе, был сооружен острог, подступы к которому надежно прикрывали топкие болота и засеки. Острог служил оперативной базой 20-тысячной конной рати царевича Япанчи, Шунак-мурзы и арского (удмуртского) князя Евуша. Это войско готовилось совершать внезапные нападения на тылы и фланги русской армии в случае начала осады Казани. Однако достаточно продуманные меры борьбы с русскими оказались на этот раз малоэффективными, прежде всего из-за неравенства сил. 150-тысячной армии московского царя противостояло 60-тысячное татарское войско, разделенное на две части: 20-тысячный отряд Япанчи и 40-тысячный казанский гарнизон, в состав которого вошло не только все мужское население Казани, но и 5 тысяч мобилизованных восточных купцов.[28] Сыграло роль и использование русским командованием новейшего для того времени средства разрушения оборонительных сооружений – устройства подземных минных галерей. Опасности таких методов борьбы совсем не знали казанцы.
Сражение за Казань началось, когда русские войска приблизились к городу – татары атаковали шедший впереди армии Ертоульный полк. Момент для нападения был выбран очень удачно. Ертоул только что