1 октября царь велел наполнять рвы, окружающие город, лесом и землей, ставить через них мосты. Русская артиллерия добивала городские стены. Царь в последний раз послал мурзу Камая к казанцам с предложением сдаться и получить прощение. Но осажденные отказались: «Не бьем челомю. На стенах русь, на башне рус — ничего: мы другую стену поставим и все помрем или отсидимся».
В ночь с 1 на 2 октября начался генеральный штурм города. Заряды, заложенные в подкопах, разнесли городские стены у Арских ворот и Ногайские ворота.
В Казань ворвался большой полк, а затем передовой. И, хотя некоторые другие подразделения замешкались с наступлением, половина царского полка перешла реку Булак к проломам, которые уже были захвачены стрельцами, и тоже вошла в город. Царь велел своему полку спешиться и идти на городские улицы, где в тесноте уличного боя лошади были бы бесполезны.
В какой-то момент многие русские ратники занялись грабежом, чем не преминули воспользоваться казанцы. Царь послал дополнительные силы, которые пресекли грабеж и усилили наступающие силы.
Особенно ожесточенное сопротивление казанцы оказывали около главной мечети и в районе ханского дворца. Хан Едигер был взят в плен, однако многотысячный отряд казанских воинов попытался выйти из города. Он спустился к реке Казанка, но был встречен пушечным огнем. Шесть тысяч казанских воинов прошли вдоль берега реки, переправились на другую сторону, отбросили князя Курбского, но были полностью разгромлены силами князей Микулинского, Глинского и Шереметева.
И, хотя большинство вооруженных защитников города пало в бою, государь велел щадить жизни женщин и детей. Сразу после взятия города царь немедленно разослал по всем казанским улусам жалованные грамоты, чтобы люди «шли к нему без страха». Грамоты определяли, что население будет платить теперь царю ясак, точно также как раньше платили казанским ханам. После получения грамот арские люди и луговая черемиса (марийцы) прислали своих представителей с изъявлением покорности.
6 октября Иван назначил в Казань наместников и 11 октября отплыл с основным войском обратно.
Ничего из того, что показывало какую-то «трусость» царя и какое-то «мужество» Курбского, в реальности (а не в сочинениях Андрея Михайловича) проявлено не было. На самом деле, уже более века московская знать «покоряла» Казанское ханство, а русский народ все это время погибал под казанскими саблями, под секущими кожу ударами нагаек шел в неволю, где оставалось ему несколько лет жизни в изнурении рабского труда. (Саркастически улыбнется питерский-московский гуманитарий, не отведавший за всю жизнь и часа изнурительного труда, начнет складно говорить про «культурный обмен». Все это произойдет, но, после того, как казанская земля будет оторвана от наследия Золотой орды).