Готовность войск к штурму была назначена на 3 часа утра 2 октября, т. е. за два часа до рассвета. Сигналом для начала штурма должен был послужить взрыв подкопов. Зная о подготовке штурма, противник усиленно готовился к отпору.

Первый этап штурма – взрыв подкопов, начало штурма и контратаки противника.

После полуночи Ивану IV доложили, что подкопы, законченные в районе Арских и Ногайских ворот, заряжены. В подкоп под стену в районе Арских ворот было заложено 48 бочек пороха. Полки получили приказ приготовиться к штурму.

Только начало всходить солнце, произошел взрыв подкопа в районе Арских ворот, в результате чего была разрушена часть городской стены. Вслед за этим взорвали подкоп под Ногайскими воротами, после чего наряд открыл огонь из всех орудий.

Под прикрытием огня стрельцов и лучников русские полки пошли на штурм. Противник оказывал сильное сопротивление: стрелял из пушек и пищалей, обливал штурмующих кипящей смолой, сбрасывал на них тяжелые бревна. И все-таки русские полки сбили татар со стен и ворвались в город со стороны Арского поля. На улицах завязались рукопашные бои. Когда штурмующие войска углубились в город, татары, собрав силы, перешли в общую контратаку и стали теснить русских. Назревал кризис штурма.

Второй этап штурма – атака общего резерва и закрепление успеха.

В момент успешного развития контратаки противника князь Воротынский обратился к Ивану IV с просьбой о помощи. Половина царского полка была спешена и двинута в город. Свежие силы отразили контратаку противника и увлекли за собой отступавших русских воинов.

Противник отступил к ханскому дворцу, где некоторое время продолжал еще сопротивляться, но потом и здесь был сбит.

Третий этап штурма – преследование и уничтожение последних сил противника.

Около 6 тыс. человек татарского войска отступили в нижнюю часть города и спустились со стен к берегу Казанки. Здесь они были встречены залпом орудий. Войска противника сбросили доспехи и перешли Казанку. Отряд в 200–300 всадников полка правой руки пытался преградить отступавшим путь, но был опрокинут. Татары бросились к лесу. Здесь их настигли отряды обеспечения штурма и всех сопротивлявшихся уничтожили.

Казань была взята.

11 октября 1552 г. судовая и конная рати двинулись в обратный путь. В Казани остался сильный гарнизон, который должен был обеспечивать восточную границу Русского государства. Гарнизон получил приказ восстановить все разрушенные укрепления.

В Нижнем-Новгороде все поместные войска и даточные люди были распущены по домам. Стрельцы и наряд возвратились в Москву.