Настало время проявиться полководческому искусству польского короля. Подчеркивая свою приверженность рыцарским традициям, Баторий в июне 1579 года отправил в Москву гонца с официальным объявлением войны.
Готовясь к походу в Ливонию, Иван Грозный концентрировал войска в Пскове. Как стратег он значительно уступал Баторию и давно уже не слушал советов, которые, рискуя головой, осмеливались давать ему немногие спасшиеся от репрессий талантливые полководцы.
Отклонил совет польских панов и Баторий, отказавшись с 15 тысячами наступать на Псков через разорённую, усыпанную замками и городами Ливонию, оставляя Литву без прикрытия. Именно тогда, в июле 1579 года, на военном совете под Свирем Баторий сформулировал план военных действий в обход Ливонии по русским землям, чтобы со взятием Пскова отрезать всю эту территорию от Московского царства, не затрудняясь многолетней войной.
— Полоцк, лежащий над Двиной, есть ключ к Литве и Ливонии! — объявил король совету. — Через него обеспечивается судоходство, важное для обеих стран, особенно для города Риги. Это важнейший пункт и для дальнейшего наступления на Русь.
Убедившись, что Грозный угнал основные силы армии в Курляндию, Баторий в августе появился под Полоцком. Король не имел подавляющего перевеса в численности. Против 15 тысяч наступающих гарнизон Полоцка имел 6 тысяч воинов, не считая других русских отрядов, располагавшихся относительно недалеко. Но русская армия была уже не та, что прежде. Годы террора, Великое разорение, исчезновение с командных постов решительных полководцев сделали своё дело.
Российские войска с самого начала напрочь утратили инициативу. Осаждённые в Полоцке воеводы, лишь четвёртым среди которых был известный полководец Дьяк Ржевский, сумели организовать оборону и три недели сражались, ожидая помощи. Величайшее мужество проявляли жители. Женщины и старики тушили пожары, спускаясь на веревках со стен за водой под жестоким неприятельским огнем.
Но подмога не приходила. Окольничие Борис Шеин и Фёдор Шереметев, посланные Грозным к Полоцку, испугались идти на прорыв и засели в крепости Сокол, пошаливая на королевских коммуникациях, но не вступая в бой с посланными против них отрядами Христофа Радзивилла и Яна Глебовича.
В безлюдной местности, при размытых сильными дождями дорогах воины Батория голодали и холодали. На совете большинство предлагало решительный штурм; король противился, не желая ставить всё на одну лишь карту.
— Буде приступ не удастся, — говорил Стефан, — что тогда будем делать? Не пришлось бы отступить со стыдом!
Однако осада затягивалась, и королю пришлось бросить под стены своих испытанных венгерских воинов. Деревянные укрепления были подожжены во многих местах и горели весь день. Наступления русских из Сокола, которого опасался король, когда столбы дыма поднялись в самое небо, не последовало.
Осмелев, венгерские латники и польская пехота без приказа устремились сквозь горящие укрепления в Полоцк, но были отброшены орудийным огнем из-за спешно выкопанного осажденными рва.
На следующий день новые пожары и атаки поколебали московских ратников; во главе с воеводой Петром Волынским гарнизон сдался на милость победителей. Только Дьяк Ржевский и владыка Киприан с немногими воеводами и ратными людьми отказались капитулировать и до последней возможности оборонялись в храме святой Софии.
Разграбив 30 августа Полоцк и спалив богатую местную библиотеку, Стефан Баторий обрушился на гарнизон Сокола, бросивший братьев в беде. После ожесточённых боев 11 сентября крепость пала. Русские были полностью вырезаны, велики были и потери королевских войск. Даже бывалые наёмники поражались завалам трупов вокруг стен и на улицах Сокола. Предприимчивые немцы «собацким обычаем» добывали из «лутчих» мёртвецов сало и желчь.
В это же время королевские войска взяли несколько окрестных крепостей. Знаменитый меценат князь Константин Острожский прошел войной по Северской земле до Стародуба и Почепа, Филон Кмита из Орши разорил Смоленщину. На шведском фронте московские войска поразили неприятеля в Ливонии, где имели подавляющий перевес, но не смогли воспрепятствовать разорению Новгородской земли.
«Слышав же сие царь государь, — по словам очевидца, — кручиною объят быв, но токмо глаголаше: Воля Господня да будет, яко же Господу годе, тако и бысть». Вместо того чтобы принимать решительные меры для обороны своей страны, Иван Грозный, этот «бегун пред врагом и храня — ка», оправдывался перед королём, как холоп, утверждал, что «гордым обычаем грамоты мы к тебе не писывали и не делывали нечего».
Умоляя «позабыть те слова, которые прошли между нами в кручине и гневе», Грозный льстиво предлагал мир, соглашаясь отдать королю Полоцк, Курляндию и 24 города в Ливонии.
Опасность ещё только замаячила на западе, а царь уже позабыл свои донельзя преувеличенные заботы об авторитете самодержавия и строго наказывал послам терпеть любую нужду и неуважение, а «если станут бесчестить, теснить, досаждать, бранить — то жаловаться на это приставу слегка, а прытко об этом не говорить, терпеть!»