Пугачев, возвращаясь из горевшей Казани, объявил прощение всем пленным, которые в большом числе, стоя на коленях, ждали его на Арском поле. Приехал в лагерь. Для Софьи и детей приказал поставить особую палатку. Некоторые из «ближних» любопытствовали:
— Что это за женщина?
— Это друга моего, донского казака Емельяна Ивановича, жена.
Сидя в кресле, принял дары от депутации казанских татар. Потом ездил по стану и всех благодарил. Всюду горели огни, повстанцы отмечали победу, пели песни; из города привезли 15 бочек вина. Лишь канониры, не принимая участия в общем веселье, лежали под пушками. Так на случай тревоги велели командиры.
Михельсон приближался к Казани. Густой дым, выстрелы с запада дали ему знать о том, что там происходит. Доложили, что большая толпа пугачевцев, численностью до 12 тысяч человек, расположилась у села Царицына. У Михельсона было 800 солдат. Он ударил в центр позиции Пугачева, одновременно послал два отряда против его левого и правого флангов. Бой длился пять часов. «Злодеи, — как писал Михельсон в рапорте 13 июля, — меня с великим криком и с такою пушечного и ружейною стрельбою картечами встретили, какой я, будучи против разных неприятелей, редко видывал и от сих варваров не ожидал».
Удар в центр, где находилась самая лучшая и сильная батарея Пугачева, разрезал его силы на две части, которые продолжали борьбу. Повстанцев разбили, и они отступили за реку Казанку. По данным Михельсона, на поле боя осталось 800 убитых повстанцев, 737 попали в плен; у карателей — 23 убитых, 37 раненых.
На следующий день утром Пугачев атаковал отряд Михельсона на Арском поле, куда он пришел, двигаясь к Казани. Из города вышел отряд П.С. Потемкина, ударивший с тыла. С двух сторон каратели снова разбили повстанцев, и они отошли за реку Казанку, остановились перстах в 20 от города.
К 15 июля, то есть на второй день после сражения на Арском поле, у Пугачева снова было до 15 тысяч человек, и он перешел в наступление. Противники встретились снова у села Царицына. Два часа повстанцы обстреливали солдат Михельсона из пушек и ружей, потом перешли в атаку, кололи штыками и копьями. Левый фланг Михельсоиа смешался. Он бросил туда подкрепления. «Злодеи, — по его словам, — на меня наступали с такою пушечною и ружейною стрельбою и с таким отчаянием, коего только в лучших войсках найтить надеялся».
Превосходство в организации и вооружении опять склонило успех на сторону карателей. Повстанцы бежали, их преследовали. В плен чуть было не попал Пугачев. До двух тысяч убитых, 5 тысяч пленных, потеря всей артиллерии — таков итог этого поражения. Михельсон потерял 35 убитых, 121 раненого. Здесь Пугачев лишился Белобородова и Минеева, попавших в плен.