Еще опасности и труды не уменьшились. Лес Арский уже не метал стрел в Россиян: зато Луговые Черемисы отгоняли наши табуны и тревожили стан от Галицкой дороги. Стоящие тут Воеводы правой руки ходили за ними и побили их наголову; но опасаясь новых нападений, всегдашнею бдительною осторожностию утомляли свой полк, который сверх того, занимая низкие равнины вдоль Казанки, более всех терпел от пальбы с крепости, от ненастья, от сильных дождей, весьма обыкновенных в сие время года, но суеверием приписываемых чародейству. Очевидец, Князь Андрей Курбский, равно мужественный и благоразумный, платя дань веку, пишет за истину, что Казанские волшебники ежедневно, при восходе солнца, являлись на стенах крепости, вопили страшным голосом, кривлялись, махали одеждами на стан Российский, производили ветер и облака, из коих дождь лился реками; сухие места сделались болотом, шатры всплывали и люди мокли с утра до вечера. По совету Бояр Государь велел привезти из Москвы царский Животворящий Крест, святить им воду, кропить ею вокруг стана - и сила волшебства, как уверяют, исчезла: настали красные дни, и войско ободрилось.
Желая сильнее действовать на внутренность города, Россияне построили тайно, верстах в двух за станом, башню, вышиною в шесть сажен; ночью придвинули ее к стенам, к самым Царским воротам; поставили на ней десять больших орудий, пятьдесят средних и дружину искусных стрелков; ждали утра и возвестили оное залпом с раската. Стрелки стояли выше стены и метили в людей на улицах, в домах: Казанцы укрывались в ямах; копали себе землянки под тарасами; подобно змеям, выползали оттуда и сражались неослабно; уже не могли употреблять больших орудий, сбитых нашею пальбою, но без умолку стреляли из ружей, из пищалей затинных, и мы теряли ежедневно немало добрых воинов. - Тщетно Иоанн возобновлял мирные предложения, приказывая к осажденным, что если они не хотят сдаться, то пусть идут куда им угодно с своим Царем беззаконным, со всем имением, с женами и детьми; что мы требуем только города, основанного на земле Болгарской, в древнем достоянии России. Казанцы не слушали ни краем уха, по выражению летописца.
Между тем храбрый Князь Михаиле Воротынский подвигал туры ближе и ближе к Арской башне; наконец один ров, шириною в три сажени, а глубиною в семь, отделял их от стены: стрельцы, Козаки, головы с людьми Боярскими стояли за оными, бились до изнурения сил и сменялись. Иногда же, несмотря на близость расстояния, бой пресекался от усталости: те и другие воины отдыхали. Казанцы воспользовались однажды сим временем: видя, что многие из наших сели обедать и что у пушек осталось мало людей, они, числом до десяти тысяч, тихо вылезли из своих нор и под начальством Вельмож, главных царских советников, именуемых Карачами, устремились к турам, смяли Россиян и схватили их пушки. Тут Князь Воротынский сам, а за ним и все знатнейшие чиновники кинулись в сечу. «Не выдадим отцев!» - кричали Россияне и бились мужественно. Воеводы Петр Морозов, Князь Юрий Кашин пали в толпе, опасно уязвленные: их отнесли в стан. Князь Михайло Воротынский, раненный в лицо, не оставлял битвы: крепкий доспех его был иссечен саблями. Многие Головы Стрелецкие лежали мертвые у пушек, и Казанцы еще не уступали нам взятых ими трофеев. Но явились Муромцы, Дети Боярские, стародавние племенем и доблестию ударили, сломили неприятеля, втиснули в ров. Победа решилась. Казанцы давили друг друга, теснясь в воротах и вползая в свои норы. Сие дело было одним из кровопролитнейших. В то же время неприятель нападал и на туры передового полка, однако ж не весьма усильно. Государь видел собственными глазами оба дела: изъявив особенную милость Князю Михайлу Воротынскому и витязям Муромским, он навестил раненых Воевод, благодаря их за усердную службу.
Уже около пяти недель Россияне стояли под Казанью, убив в вылазках и в городе не менее десяти тысяч неприятелей, кроме жен и детей. Наступающая осень ужасала их более, нежели труды и битвы осады; все хотели скорого конца. Чтобы облегчить приступ и нанести осажденным чувствительнейший вред, Иоанн велел близ Арских ворот подкопать тарасы и землянки, где укрывались жители от нашей стрельбы: 30 сентября они взлетели на воздух. Сие страшное действие пороха, хотя уже и не новое для Казанцев, произвело оцепенение и тишину в городе на несколько минут; а Россияне, не теряя времени, подкатили туры к воротам Арским, Аталыковым, Тюменским. Думая, что настал час решительный, Казанцы высыпали из города и схватились с теми полками, коим велено было прикрывать туры. Битва закипела. Иоанн спешил ободрить своих - и как скоро они увидели его, то, единогласно воскликнув: «Царь с нами!» - бросились к стенам; гнали, теснили неприятеля на мостах, в воротах. Сеча была ужасна. Гром пушек, треск оружия, крик воинов раздавался в облаках густого дыма, который носился над всем городом. Несмотря на мужественное, отчаянное сопротивление, многие Россияне были уже на стене, в башне от Арского поля, резались в улицах с Татарами. Князь Михайло Воротынский уведомил о том Государя и требовал, чтобы он велел всем полкам идти на приступ. Успех действительно казался вероятным; но Иоанн хотел верного: большая часть войска находилась еще в стане и не могла вдруг ополчиться: излишняя торопь произвела бы беспорядок и, может быть, неудачу, которая имела бы весьма худые для нас следствия. Государь не уважил ревности войска: приказал ему отступить. Оно повиновалось неохотно: чиновники с трудом вывели его из крепости и зажгли мосты. Но чтобы кровопролитие сего жаркого дня не осталось бесплодным, то Князь Воротынский занял Арскую башню нашими стрелками: они укрепились турами и рядом твердых щитов; сказали Воеводам: «здесь будем ждать вас» - и сдержали слово: Казанцы не могли отнять у них сей башни. - Во всю ночь пылали мосты, и часть стены обгорела; действие нашего снаряда огнестрельного также во многих местах разрушило оную. Казанцы поставили там высокие срубы, осыпав их землею.