Летом к Оке подошли и крымские войска Мухаммед-Гирея, которые смогли лобовым ударом прорвать засечную черту язычников в районе Тулы и выйти к Оке (и кому интересно, что и Елец, и Тула устояли — земли были разграблены страшно). В масштабном сражении (точнее — серии сражений) на фронте от Серпухова до Коломны русская армия под командованием князей Дмитрия Углицкого, Андрея Старицкого и Дмитрия Бельского была разбита. Бой шел на равных (большая маневренность и численность татар компенсировались сильной позицией московских войск) до гибели Дмитрия Углицкого, но потом русская армия потеряла управление и "рассыпалась".
В результате этого поражения крымские войска смогли соединиться с казанскими и объединенная армия направилась к Москве. Василий Третий бежал в Волок Ламский, где начал собирать войска. Оборону Москвы возглавил царевич Пётр Ибрагимович (один из многочисленных татарских царевичей на русской службе). Его упорство в этой обороне, равно как и лояльность обеспечивались тем, что в Казани у него погибла семья (сыновья и брат были перебиты по приказу Сагиб-Гирея). Осада Москвы началась 30 июля.
Взять первоклассную крепость подготовленную к обороне татарская армия оказалась не в состоянии. А распустить войска для разграбления территорий было слишком опасно — крупные силы москвичей и язычников находились на литовском пограничье и на севере. Преимущества в мобильности татарская конница также не имела (слишком много кочевников уже перебралось на Русь). Поэтому они пошли на мирные переговоры. 8 августа 1521 года в Москве был подписан мир между Василием III и ханом Мухаммед-Гиреем. По условиям мира Россия признавала себя данником Крымского ханства и отказывалась от всех своих притязаний на влияние в Казани. Татары ушли из России.
Через несколько дней (еще до того как крымцы покинули русские земли) этот договор "исчез". Окольничий Н.В. Хабар-Симский был пожалован боярским титулом…
Последняя ставка Сигизмунда Польского и Литовского не "сыграла". Конечно Русь была ослаблена, но совершенно недостаточно. Заключив мир (пусть и унизительный) с ханствами Москва и Сестрорецк могли сосредоточиться на войне с ним. При этом экономическое (точнее финансовое) положение Русских государств было намного лучше, чем в Литве и Польше. Иными словами Московия могла вести войну еще несколько лет, а вот он — уже нет.
В результате Сигизмунд был вынужден пойти на мирные переговоры. Заключать мир, по которому он терял огромные территории, король не желал. Поэтому переговоры затянулись на несколько месяцев. Зимой 1521–1522 годов язычники провели успешное наступление в Пруссии, освободив все крепости ранее захваченные поляками.