Свидетель и участник событий Авраамий Палицын сообщает, что казаки, заняв Климентовский острожек, вскоре оставили его. В обиде на дворян, не оказавших им помощи, они вновь отказались сражаться. Служилые люди были в «великом ужасе» и безуспешно просили казаков не оставлять поля боя. Тогда по просьбе Пожарского к казакам отправился Авраамий Палицын. Часть казаков он застал у Климентовского острожка, других – у переправы через Москву-реку, третьих – в «таборах». Казаки пьянствовали и играли в зернь, не обращая ни на что внимания. Троицкий келарь воздействовал на казаков не только пламенной проповедью. По сообщению «Нового летописца», Палицын посулил им монастырскую казну.
Есть сведения, что агитировали казаков также архимандрит Троице-Сергиева монастыря Дионисий и Кузьма Минин. Согласно «Повести о победах Московского государства», «выборный человек» обратился к казакам с гневным укором: «Вы праздны стояще, кую честь себе обрящете <…> Помощь учинити не хощете и вражде-злобе работаете?»
Вняв призывам, казаки с криком: «Сергиев! Сергиев!» – переправились через реку и вступили в бой. В церквях зазвонили в колокола. Клементовский острожек был вновь отбит у поляков. Пошли в атаку и дворянские полки. Решающим моментом в наступлении стала вылазка, которую возглавил Минин. Взяв три дворянские сотни и роту поляка П. Хмелевского, воевавшего на стороне ополчения, он напал на гетманские отряды, караулившие брод у Крымского двора, и обратил их в бегство. Поляки бежали, преследуемые Мининым, вплоть до своего стана, увлекая за собой и другие части. Замешательство противника стало сигналом к общему наступлению. Пехота вылезла из «ям» и напала на вражеские укрепления на рву Земляного города. Пожарский выступил со стороны «государевых садов», Трубецкой – со стороны Лужников. По словам Авраамия Палицына, казаки нападали на них «ови убо боси, инии же нази, токмо оружие имуще в руках и побивающе их немилостиво». Гетман лишился значительной части войска, а также 400 возов с продовольствием и отступил. Сил для новых атак у Ходкевича уже не было. Он передал польско-литовскому гарнизону просьбу потерпеть еще две недели и удалился (28 августа).
Казалось бы, обессиленный польско-литовский гарнизон представлял собой легкую добычу. Однако рознь в русском стане не прекращалась. Более того, в войске начались новые нестроения. 5 сентября в полки к князю Трубецкому приехали братья Иван и Василий Петровичи Шереметевы. Старший из них уже проявил себя как враг нижегородского ополчения. Теперь же они, объединившись со «старыми заводчиками всякого зла», тушинцами князем Г. П. Шаховским, И. В. Глазуном Плещеевым и князем И. Засекиным, начали подговаривать казаков на бунт. «И по Иванову наученью Шереметева, атаманы и казаки учинили в полках и по дорогам грабежи и убивства великие». Шереметев также подговаривал казаков убить князя Пожарского, ограбить ратных людей и идти воевать Ярославль, Вологду и иные города. Об этом сообщала грамота нижегородского ополчения на Вологду, к архиепископу Сильвестру и воеводам князю И. И. Одоевскому и князю Г. Б. Долгорукову, призывая их «жить с великим опасением». Даже если в грамоте содержались какие-то преувеличения, ясно одно: вражда между двумя ополчениями продолжалась.
Компромисс был достигнут в конце сентября. В 20‐х числах были написаны отдельные грамоты двух князей Дмитриев – Пожарского и Трубецкого, – а 2 октября датирована их общая грамота, причем имя князя Трубецкого стоит на первом месте. В другой грамоте два князя сообщали на Белоозеро, что «по приговору всех чинов людей» они «стали в единачестве и укрепились», что будут совместно с «выборным человеком» Кузьмой Мининым «доступать» Московского государства. Были созданы единые органы управления («розряд и всякие приказы»), которые разместились на Трубе (ныне Трубная площадь).
Объединенные силы двух ополчений вели приступы и бомбардировали Китай-город и Кремль из Замоскворечья, с Пушечного двора, с Кулишек и с Дмитровки. На случай новой попытки прорыва было укреплено Замоскворечье: прорыт ров, поставлены плетни и выставлены караулы. Вероятно, во время обороны Кремля была использована и испорчена уникальная стоствольная пушка, отлитая мастером Андреем Чоховым в 1587 году. Об этом уникуме писал С. Маскевич:
Там, между прочим, я видел одно орудие, которое заряжается сотнею пуль и столько же дает выстрелов; оно так высоко, что мне будет по плечо, а пули его с гусиные яйца. Стоит против ворот, ведущих к Живому мосту.