Иван IV Васильевич ведет свою армию при осаде Казани, август 1552 года Иван, с мечом в руке, цветная гравюра 1850
Наконец 1 октября подведение подкопа завершилось и на следующий день был назначен общий штурм. Диспозиция его воеводы разработали очень тщательно: каждому полку точно указывалось не только направление, в котором он должен был наносить удар, но и порядок наступления — впереди стрельцы, казаки и дети боярские, затем часть полка во главе со вторым воеводой, обычно наиболее опытным в военном деле. Первый воевода с остальными силами образовывал резерв; общим резервом служил Царев полк. Для того чтобы отрезать осажденным пути бегства, на Ногайской, Крымской, Галицкой дорогах поставили заградительные отряды.
В ночь накануне штурма соорудили еще один подкоп, в районе Ногайских ворот. Утром 2 октября прогремели один за другим два взрыва, и войска двинулись на штурм. Борьба за город была отчаянной (некоторые военные историки даже сравнивают штурм Казани со штурмом Измаила). Русские войска несли под стенами города и в уличных боях огромные потери. А. М. Курбский, возглавлявший одну из штурмовых колонн, описывает события так: «Когда мы были еще на подступах к стене, то в нас не стреляли ни из ружей, ни из луков, когда же подошли ближе, тогда на нас обрушился огонь со стен и башен. Стрелы летели как дождь, одновременно бесчисленные камни на нас сыпались так, что мы и воздуха не видели! Когда же мы под самые стены с великим трудом и бедствиями подошли, тогда полились на нас вары кипящие и бревна стали в нас метать. Но Божья помощь была с нами, и люди были храбры и крепки, и о смерти забывали, и воистину с радостью и поощрением в сердцах бились с басурманами за православное наше христианство, и за полдня отбили их от окон стрелами и ручницами. И к тому же нам помогала стрельба из наших пушек прямо из шанцев, так как противник открыто стоял на башне великой и на стенах города, не прячась как раньше, и бились с нашими воинами врукопашную. И могли бы мы их побить, но много наших воинов пошло на штурм, а под городские стены мало пришло, некоторые возвратились, и много было убитых и раненых. Но Бог помог нам! Первым на стену города взошел по лестнице мой родной брат и другие храбрые воины вместе с ним, и все они бились и рубились с басурманами, некоторые влезли в окна великой башни, а оттуда спускались к главным городским воротам. Басурмане отступили в тыл и, оставив городские стены, побежали на великую гору к царскому дворцу, который был прочно укреплен и стоял между каменных палат и мечетей и был хорошо окопан. Мы последовали за ними к цареву дворцу. Многие устали, так как были в тяжелых доспехах, некоторые были ранены и уже лишь малое число из нас билось с врагами. А войско наше находилось вне стен города».