Однажды ранним утром воеводы вывели царя из шатра и показали большое исламское знамя, раскачивающееся над крепостной стеной. Ему объяснили: так казанский хан Едигер призывает своих слуг ударить из лесов и болот в спину царским воинам. Иван Васильевич приказал немедленно поднимать войско. Ударили большие воинские барабаны, запели трубы. Сквозь эти звуки издалека донеслись гиканье и посвист черемисской конницы, союзной татарам. Черемисы нападали снова и снова, беспокоили тылы русского воинства, наносили урон, норовили захватить пушки.
Иван Васильевич созвал большой воинский совет. Воеводы один за другим подтвердили то, что он и сам уже понял: нельзя сражаться на два фронта одновременно. Люди измотаны, все время пребывают в ожидании нового нападения. Старшие воеводы посоветовали разделить армию: половину направить бить черемисов, в то время как вторая будет охранять орудия и стан. Царь, поразмыслив, согласился. Князья Горбатый-Шуйский и Микулинский повели стрельцов и дворян на черемису.
Несколько дней спустя мобильные силы русских вернулись с победой. Часть их осталась лежать в лесных дебрях или погибла при штурме хорошо укрепленных городков неприятеля. Зато уцелевшие пришли с богатой добычей и множеством пленников. Татарам уже не от кого было ждать помощи, но они не сдавались. В русском стане эту отвагу принимали с досадой, но и с уважением.
Казанцы за каждыми воротами, за каждой брешью, пробитой ядрами русских пушек, устроили земляные насыпи и вели ответный огонь. В случае приступа многие царские ратники погибли бы, не успев добежать до стен. Слишком дорого обойдется освобождение соотечественников из рабства…
Тогда Иван Васильевич принял первое в своей жизни самостоятельное воинское решение. Он призвал «розмыслов», а заодно с ними ученого русского дьяка Ивана Выродкова, большого знатока фортификационных дел. «Розмыслами» называли в ту пору иностранных специалистов инженерного профиля, нанятых на русскую службу. В Москве традиционно предпочитали нанимать искусных немцев и итальянцев. Один из иноземцев, посетивших тогда Россию, со знанием дела писал: «Император обладает теперь многочисленной артиллерией на итальянский образец, которая ежедневно пополняется немецкими служащими, выписанными сюда на жалование. Она в достаточном количестве снабжена бомбардирами, превосходно устроена, обучена и постоянно упражняется, получая известные награды и отличия…»
Собравшись у царя в шатре, Выродков и розмыслы сказали: город взять можно, вот только подойти к делу надо иначе. Одного обстрела стен из орудий для победы недостаточно. Пушки должны бить по казанцам… сверху. А порох должен работать не только в пушечных стволах. Найдется для него и другое применение.
На следующий день русские бойцы в отдалении от казанских стен, вне досягаемости вражеского огня принялись строить большие башни из бревен, а потом ставить на них пушки. На самую большую, тринадцатиметровую, установили десять крупных орудий.
26 августа 1552 года к воротам Казани — Царевым, Тюменским, Арским и Салтыковым — начали подкатывать осадные башни-туры. Перед турами шли служилые казаки, боевые холопы, а также стрельцы, постоянно бившие по татарам из пищалей. За громоздкими деревянными башнями двинулись хорошо вооруженные дворяне под командой воеводы Михаила Ивановича Воротынского. Сзади Воротынского поддерживали пальбой из осадных орудий. Но неприятель вел ответный огонь.
Сам Воротынский забрался на верхнюю боевую площадку башни и смотрел за действиями стрелков. Те беспощадно обрушивали свинцовый дождь на вражеские головы. Воротынский видел: огромные боевые башни стали неожиданностью для татар. Осажденные гибли во множестве. Слабые духом разбегались. На месте оставались одни смельчаки.
Казанцы устроили вылазку, бросившись на казаков и стрельцов. Воевода спустился вниз, призвал к себе сотников и велел им подтягивать людей для большого боя. Те подвели к башне отряды хорошо вооруженных дворян. Татар отбили, но они упорно атаковали вновь и вновь. Разразилась долгая кровавая битва. Зашло солнце, но сеча продолжалась даже под покровом ночи. Лишь к утру казанцы обессилели и прекратили вылазки. Трое их знаменитых вождей погибли в сражении, а с русской стороны пал воинский голова Шушерин.
«И была сеча велика и преужасна, от пушечного бою и от пищального грому, и от воплей с обеих сторон, и от трескотни оружия, не стало слышно команд. Стоял как бы гром великий с молниями от множества пушечного огня и пищального стреляния и дымного курения. Бог помог православным, одолели они безбожных…» — сообщает летописец.
4 сентября был достигнут еще один тактический успех. Русским удалось взорвать подземный ход, по которому осажденные ходили к реке за водой. Проход завалило, а от взрыва осела, а кое-где и рухнула городская стена.