Разин очень искусно вел осаду Симбирска, применял ночной бой и сумел при активной поддержке местного населения овладеть посадом. Но кремль взять не удавалось. Восставшие начали его осаду, однако это сковало ядро их войска под симбирскими стенами. Правда, оттуда Разин разослал в разные концы своих людей с «прелестными» письмами. Диапазон их распространения чрезвычайно широк. «Подметные» листы находили в Москве и Костроме, в Арзамасе и Казани, они доставлялись в десятки самых отдаленных городов, сел и промышленных местечек. Эта агитация возымела самое широкое воздействие. Под ее влиянием массы поднимались на борьбу. По зову повстанческих прокламаций «воевод и всяких чинов приказных людей и в уездах детей боярских до смерти побивали и домы их разоряли», громили приказные избы, жгли крепостные и ссудные документы.
В свою очередь крестьяне сами направляли в разинский стан «посыльщиков», торопя прибыть в ту или иную вотчину и расправиться с ненавистными феодалами. Жители дворцовых сел Лысково и Мурашкино напали на сильно притеснявший их богатый Макарьево-Желтоводский монастырь, но, не в силах взять его, послали за подмогой к находившемуся поблизости повстанческому атаману Максиму Осипову. Тот с трехтысячным отрядом пришел на помощь — монастырь был взят.
Отряды во главе с ближайшими сподвижниками Разина Максимом Осиповым, Михаилом Харитоновым, Василием Федоровым заняли ряд острогов по Симбирской оборонительной черте (Тагай, Аргаш, Сурск, Урень), а затем города Атемар, Саранск, Пензу, Алатырь, Курмыш и другие. Подчас есаулы Степана Тимофеевича были настолько уверены в поддержке местных жителей, что решались войти в тот или иной населенный пункт крайне малочисленными группами. Так, М. Харитонов пришел в начале сентября 1670 года в Карсун, «а с ним… казаков 4 человека». Этого тем не менее оказалось достаточно, чтобы в городе вспыхнуло восстание: воевода, подьячие, а также воины гарнизона, не пожелавшие принять сторону повстанцев, были «побиты и перерублены насмерть…», из местных жителей были избраны атаманы.
О продвижении повстанческих эмиссаров можно было судить по тому, как бушует сельская округа: поджог помещичьей усадьбы и дележ барского добра нередко возвещали о скором приближении разинцев.
Сражение за Симбирск длилось почти месяц — с 5 сентября по 4 октября. Оно стоило больших жертв и показало упорство и выносливость пестрого по составу и неровно вооруженного воинства разинцев в столкновении с карательной армией. В ночном сражении восставшие одержали верх над конницей полкового воеводы Ю. Н. Барятинского, заставив его отступить к Тетюшам, овладели большей частью Симбирска. Но далее развить успех им не удалось. Четыре раза Разин вел свои отряды на штурм симбирского кремля, и каждый приступ кончался безрезультатно. Были применены и стрельба зажженной соломой и горящими дровами, и возведение вровень с крепостной стеной земляного вала длиною в 40 сажен, с которого велся обстрел города, и другие хитрости, но тщетно. А за то время, что восставшие простояли под стенами симбирского кремля, противник успел сконцентрировать в районе города мощный ударный кулак. И хотя Разину удалось искусным маневром заставить отойти пополнившиеся новыми силами рати Ю. Барятинского, благоприятный момент для захвата крепости был упущен, враги повстанцев все больше брали стратегическую инициативу под Симбирском в свои руки. И не случайно, что именно здесь в ночном бою с 3 на 4 октября 1670 года Разин терпит свое первое крупное поражение. Повстанцы бились как одержимые. Сам атаман молнией метался на коне среди врагов, сокрушал их не знающим пощады клинком. В той схватке он был «ранен тяжелою раною»: «сечен саблею по голове, да нога правая пробита из пищали». Лежащий на земле и истекающий кровью, Разин едва не попал в плен, но верные есаулы на руках вынесли его с поля битвы. Ряды восставших были смяты натиском противника. Лишь незначительная их часть вместе с ослабевшим от потери крови и впавшим в забытье Разиным сумела погрузиться на струги и отплыть вниз по Волге. Наседающий враг упорно теснил разинцев к реке. К утру 4 октября все было кончено. Те, кто остались живы после бойни, устроенной карателями на волжском берегу, — в основном раненые, — были казнены. Страшный лес виселиц навис над рекой. По широкой водной равнине заскользили плоты с зловещими столбами, на которых корчились повешенные на крючья за ребра участники восстания.
Разин залечивал раны на родном Дону, но его отсутствие, хотя и ощутимо сказывалось, не привело к затуханию народной борьбы, к свертыванию боевых действий против класса феодалов. Разина не было в гуще событий, но были его «прелестные» письма, были посланные им по городам и весям сподвижники-атаманы, и сам он все время как бы незримо присутствовал в повстанческих рядах. День ото дня множились слухи о том, что «батюшка» Степан Тимофеевич вот-вот придет со свежими силами, и это придавало уверенность восставшим, поднимало их дух.