Особенно упорно казанцы обороняли мечеть и ханский дворец. Но постепенно сопротивление ослабевало. После того как «царь» Едигер был взят в плен, 6-тысячный отряд казанцев попытался вырваться из города, спустившись со стены к речке Казанке, но был встречен с противоположного берега пушечным огнем. Вскоре почти всех уцелевших защитников города пленили. Царь Иван Грозный в окружении своих воевод торжественно въехал в город.
После взятия Казани Михаил Иванович Воротынский был включен в состав «ближней думы» царя, но по-прежнему оставался воеводой. В 1553 году Михаил Воротынский вместе с князем Иваном Шуйским возглавлял Большой полк в Коломне. В 1554 году он стоял во главе русского гарнизона Свияжска. Весной 1556 года Михаил Воротынский уже на «крымской краине», встав во главе Большого полка в Коломне, летом – с Большим полком «на устье Протвы», а осенью – в Передовом полку в Калуге. Во время похода в 1557 году в Коломну для отражения возможного набега крымцев Михаил Воротынский был «дворцовым воеводой» при царе.
В 1558 году началась Ливонская война, но Михаил Воротынский, хорошо себя зарекомендовавший в боях с татарами, был оставлен на «крымской краине». В июне бежавший из Крыма пленник сообщил о готовящемся походе крымского хана. В Калугу были выдвинуты войска, и первым воеводой Большого полка стал Михаил Воротынский. Им же он остается и в следующем году. В 1560 году Воротынский записан воеводой в Туле, затем возвращен в пограничный Одоев, но вскоре вновь вызван в Тулу. В 1562 году, когда крымский хан Девлет-Гирей с 15-тысячной ордой сжег посады Мценска, нападал на Одоев, Новосиль, Белев и другие окраинные города, лишь умелые действия пограничных воевод, главным из которых фактически являлся Михаил Воротынский, позволили отогнать хана.
Напомним, что в тот период Россия воевала «на два фронта». Ливонская война затягивалась, а крымский хан Девлет-Гирей за 25 лет войны предпринял не менее 12 больших походов, не говоря уже о несчитаных мелких нападениях. Южную границу России постоянно заслоняли десятки воевод с войсками, но на самом опасном участке оказывался воевода Михаил Воротынский.
После 1562 года имя Михаила Воротынского неожиданно исчезает из разрядных книг. Причиной тому была опала, связанная с изменой князей Вишневецкого и Вельского. Князья Воротынские были отозваны с южной границы и заключены под стражу, имения их конфискованы. Александра Воротынского сослали в заволжский город Галич, а Михаила с семьей – в Белоозеро.
Несмотря на опалу, Михаил Воротынский содержался в ссылке в довольно хороших условиях. Ежегодно он получал от казны около ста рублей, что составляло по тем временам довольно значительную сумму. В 1565 году только в счет «недодачи» за предыдущий год ему поставили три ведра рейнского вина, двести лимонов, несколько пудов изюма, тридцать аршин «бурской» тафты и другое добро.