29 августа установленные за турами пушки начали обстреливать Казань «стенобитным боем и верхними пушками огненными». Непрерывно велись подкопы под стены и башни. Удалось обнаружить и взорвать подземный ход, по которому казанцы ходили за водой. Еще раньше перегородили плотиной и отвели от города речку Казанку. На Арском поле была выстроена деревянная башня высотой 13 метров. Установив на ней пушки, башню подкатили к стене между Арским и Царевыми воротами.
30 сентября был предпринят первый штурм Казани. Против Арских ворот взорвали подкоп. Воевода Михаил Воротынский повел воинов Большого полка на приступ. Была захвачена Арская башня, передовые отряды завязали бои на улицах города. Михаил Воротынский слал гонцов к царю, прося помощи и настаивая на общем штурме. Но другие воеводы оказались не готовыми к приступу, из города пришлось уйти. Тем не менее Арская башня осталась в руках ратников Большого полка.
Весь день 1 октября по городу били «большие пушки». Со всех сторон ратники несли к стенам города хворост и землю, заваливая рвы. Были закончены подкопы под Ногайские ворота и под стену неподалеку от Арских ворот.
В ночь с 1 на 2 октября Воротынскому стало известно, что казанцы прознали о подкопах. Промедление грозило срывом всего плана. Воевода сумел убедить царя начать общий штурм раньше намеченного срока.
Сигналом к штурму послужил взрыв подкопов. Через проломы ратники Большого полка воеводы Михаила Воротынского ворвались в город. Преодолеть стены смогли и воины Передового полка. Другие штурмовые колонны успеха не добились, но отвлекли внимание осажденных. Ратники Михаила Воротынского уже сражались на улицах, когда противник смог подтянуть подкрепление против Большого полка. Казанцы смогли потеснить русских воинов, но в город уже вошла половина Царского полка – Иван Грозный откликнулся на просьбу о помощи и поддержал одного из лучших своих воевод.
