Царь представлял, каких жертв будет стоить приступ. Несколько раз повторял предложение капитулировать. Нет, противники не внимали. Их надежды были очевидны: дотянуть до холодов, дождей, и русским придется снять осаду. Но ведь и русские знали, что несет с собой осень. Чтобы все труды и потери очередной раз не стали напрасными, оставалось только штурмовать. В трех местах рылись подкопы и закладывались мины. Первый, пробный взрыв 30 сентября снес часть стены. Воины ворвались в пролом, завязалась рубка. Но к общей атаке армия была еще не готова, и царь приказал отступить. Стрельцы и казаки, захватившие Арскую башню, уйти отказались. Укрепились и передали своим: «Здесь будем ждать вас».
Иван Васильевич щадил людей и сделал последнюю попытку избежать штурма. Уж теперь-то казанцы должны были понять, что обречены. Предлагая сдаться, царь требовал только выдачи главных изменников и выполнения прежних договоров. И снова последовал отказ. Обороняющиеся упрямо заделывали проломы, у захваченной башни ставили новую стену из срубов. Лишь после этого царь объявил, чтобы воины готовились «пить общую чашу крови». Перед приступом все должны были исповедаться, причаститься. Он был назначен на 2 октября, на следующий день после праздника Покрова Пресвятой Богородицы. Войска изготовились. А Иван Васильевич, отдав все необходимые распоряжения, стоял в церкви на литургии. Когда прозвучали слова Евангелия «да будет едино стадо и един пастырь», прогремел страшный взрыв. А на словах: «Еще молимся Господу Богу нашему помиловати государя нашего, царя Иоанна Васильевича, и покорит под нозе его всякаго врага и супостата» – громыхнул второй.
Над Казанью поднялись тучи дыма, пыли, обломков. Полки ринулись вперед, захватили стены. И чуть не произошло беды. Войска растеклись по улицам, и боярские дружины кинулись грабить. Мало того, чтобы поживиться казанскими богатствами, знать послала в город целые отряды своих обозных слуг и холопов. А защитники, сорганизовавшись, нанесли контрудар. Те же слуги в ужасе побежали, заражая паникой других воинов. Иван Васильевич, увидев это, поскакал к воротам и сам встал перед ними со знаменем в руках. Видя царя, ратники останавливались, приходили в себя, собирались вокруг него. А он приказал спешиться половине своей дружины и бросил в город 10 тыс. свежих отборных бойцов. Присоединились те, кто только что бежал, и в битве наступил перелом. Татар опрокинули и отшвырнули. Тем не менее продолжалась жесточайшая рубка. Русские были озлоблены долгим и упорным сопротивлением, смертью товарищей. Но и татары дошли до остервенения, в плен не сдавались. Большинство мужчин погибло. Около 5 тыс. вырвались и ушли в леса.
Пала не только крепость. Пало Казанское ханство.