Простая смена контингента обернулась военным предприятием, а инструкции Шереметеву изменились. Астрахань восстала, были убиты дьяк Афанасий Карпов и другие сторонники Шуйского (их сбрасывали с раската), иных бросили в тюрьмы и пытали. Зачинщиком восстания стал местный воевода князь Иван Дмитриевич Хворостинин. Вскоре в Астрахани появился казачий самозванец Иван-Август, и воевода попал к нему в подчинение.
Подступив к Астрахани летом 1606 года, Шереметев не добился успеха.
И в Астрохони, государь, князь Иван Хворостинин и астроханские люди тебе изменили и нас, холопей твоих, в город не пустили, и мы холопи твои, не доходя до Астрохани за пятнадцать верст, зделав городок на Балчиковском острову, стали до твоего государева указу… —
сообщал воевода царю. Как можно видеть, мятежники не испугались царской рати, а штурмовать город боярин не решился.
Балчиковский остров (или Балчик) находился в дельте Волги. Здесь Шереметев построил острог и принимал беглецов из Астрахани, спасавшихся от казачьего произвола. По сообщению И. Массы, возможно, преувеличенному, в шереметевском остроге на Балчике укрылись полторы тысячи купцов из города. Там «многие перемерли, так как среди них распространились жестокие поветрия от холода, голода и лишений». Шереметев простоял на Балчике зиму, вел переговоры с правителем Ногайской Орды Иштереком и другими мурзами, пытаясь привести их к присяге царю Василию, но не вполне преуспел и в этом.
Одновременно боярин боролся с астраханскими «ворами», вместе с которыми выступили против него терские «люди», юртовские татары, донские, волжские и терские казаки. Мятежники неоднократно подступали к острогу, «конны и пеши», с «большим и верховым нарядом» (то есть с осадной артиллерией), однако отряд Шереметева отбил нападение. Дальнейшее «стояние» под Астраханью не имело смысла, и в октябре 1607 года Шереметев получил приказ двигаться в Царицын, «в сход» с другим воеводой З. И. Сабуровым (из Саратова).
Астрахань осталась во власти восставших, там заправляли самозванец Иван-Август и воевода князь Хворостинин. Сохранилось свидетельство монахов-кармелитов, осуществлявших посольство в Персию и встречавшихся летом 1607 года с Иваном-Августом, которого они именуют братом Дмитрия. В описании миссионеров «великий князь» (Иван-Август) выглядит весьма респектабельно. Он дал кармелитам аудиенцию в шатрах, оказал им милостивое внимание и выделил три тысячи казаков для охраны. В свите «брата Дмитрия» находились персидский и папский посланники. Впрочем, власть «великого князя» над своими воинами была ограниченной. Кармелиты вспоминают, что «брат Дмитрия» намеревался пощадить «московского посла», захваченного в плен, но «ожесточенные солдаты из его войска» безжалостно его казнили. Тогда «великий князь» «посчитал благоразумным не вмешиваться в происходящее, то есть не выражать свое отношение к убийству».
Вскоре к Ивану-Августу присоединился еще один самозванец – бывший «пашенный мужик» Лаврентий, выдававший себя за сына царевича Ивана Ивановича и Елены Ивановны Шереметевой, то есть ни много ни мало – за племянника Ф. И. Шереметева. Где находился стан Лаврентия и как он делил власть с Иваном-Августом – не очень понятно, однако мнимые родичи нашли общий язык, и летом 1608 года двинулись на Москву, навстречу своей бесславной кончине.
Вернемся, однако, к событиям предыдущего года. Иван-Август после встречи с кармелитами отправился вверх по Волге. Ф. И. Шереметев, который сидел в остроге на Балчике, совершил вылазку, но не смог остановить поход значительного войска Ивана-Августа (по сообщению кармелитов – до 7 тысяч). Куда шел самозванец – не вполне ясно, возможно, он хотел оказать помощь Лжепетру и Болотникову в Туле. Однако при попытке захватить Саратов Иван-Август понес большие потери и вернулся в Астрахань. Теперь пришла очередь Шереметева двигаться вверх по Волге. 24 октября он выбил из Царицына сторонников Ивана-Августа и захватил острог. Одних мятежников перебили, других взяли в плен, иные бежали в степь. Шереметев обосновался в Царицыне, ожидая подкрепления для нового этапа борьбы с мятежной Астраханью. Неудачу астраханского похода боярина Федора Ивановича правительство царя Василия Шуйского исправило нехитрым способом: еще в мае 1607 года в царских грамотах было объявлено, что «астороханские и терские изменники, воры и богоотступники, узнав свои воровские затейные вины, нам добили челом и крест нам все целовали».