Стратегическая подготовка казанской операции была начата за год до нее, в 1551 г., постройкой на правом берегу Волги укрепленного городка Свияжска – военно-продовольственной базы. Этапные базы меньшего размера между Москвой и Свияжском были созданы и снабжены по двум линиям – южной, через рязанскую окраину, и более короткой – северной через Владимир-Муром-Алатырь. Эти «станы» позволили московскому командованию впервые в русской истории взять всю экспедиционную армию полностью на государственное снабжение продовольствием.
Впервые в казанской операции было введено в бой и только что организованное воинство, первое русское регулярное воинство – стрельцы, прикрывавшие огневой завесой при обложении Казани установку русской артиллерии и осадных машин. Техника этих машин также заслуживает большого внимания. Летописец сообщает, например, об осадной башне высотой в шесть сажен, вооруженной десятью пушками и, что интереснее всего, сооруженной русским инженером Иваном Выродковым, который привез ее под Казань в разобранном виде и под прикрытием стрельцов собрал и установил в нескольких десятках саженей от главных ворот казанской крепости. Огонь этой башни, по словам того же летописца, вынудил казанцев отойти от основной линии обороны (главных стен) и построить сзади них вторичные, временные, конечно, менее сильные укрепления. Следует отметить также, что летописец упоминает лишь об одном иностранном «розмысле» – инженере, но перечисляет многих его русских «учеников». Говорит он также о том, что русская артиллерия действовала под Казанью очень хорошо, стреляли метко, в то время как необученные казанцы не умели пользоваться турецкими пушками: «Худо бияху и ничтоже сотвориша». Организовывал и командовал артиллерией боярин Михаил Яковлевич Морозов. Им, очевидно, и были подготовлены кадры хорошо обученных московских артиллеристов.
Первым вопросом, вставшим перед штабом при подготовке похода, было его время. Проводить операцию зимой было бы значительно легче в отношении преодоления переправ, бездорожья и трудностей доставки снаряжения, но зимнее время не позволило бы применить во всей полноте московскую военную технику: земляные работы были бы невозможны. Мнения разделились, как мы знаем теперь: Воротынский стоял за лето, Шиг-Алей за зиму. Победило мнение Воротынского. Вопреки утверждениям историков, сообщающих, что под Казань была погнана ополченческая толпа в сто пятьдесят тысяч человек, сам Иоанн IV напишет позже Курбскому, что под Казанью у него было не более пятидесяти тысяч, считая сюда и касимовских татар и татар-иммигрантов бывшего царя Шиг-Алея. Следовательно, можем предположить, что юный царь Иоанн