Война в Ливонии продолжалась, и московская дипломатия все еще рассчитывала разыграть комбинацию с созданием в Прибалтике вассального королевства с принцем Магнусом во главе. Еще в апреле 1573 г. Иван IV выдал за него замуж племянницу, 13-летнюю княжну Марию Владимировну Старицкую (прежняя невеста принца, Евфимия, с которой тот был обручен, умерла). Царь от души веселился на свадьбе, выстукивая своим посохом такт музыки на головах поющих монахов. В 1575 г. русские войска взяли крепость Пернау, в 1576 г. – важный город-порт Гапсаль. Продолжали сопротивляться царю две сильнейшие крепости Прибалтики, более всего нужные Московскому государству – Рига и Ревель. В Речи Посполитой в декабре 1576 г. наконец-то закончилось бескоролевье – на трон Речи Посполитой при активном давлении со стороны Османской империи был избран венгерский князь Стефан Баторий. Русские войска тем временем в январе 1577 г. подступили к Ревелю, но полуторамесячная осада города результата не дала, а воевода боярин Иван Васильевич Шереметев, поклявшийся либо взять Ревель, либо сложить у его стен голову, погиб. Тогда Иван Грозный лично возглавил 40-тысячную армию и летом выступил в поход. Наступление оказалось чрезвычайно удачным – город за городом сдавались русскому царю, и вскоре он овладел почти всей Ливонией к северу от Западной Двины. Однако успехи русского оружия встревожили неприятелей Москвы (Речь Посполитую и Швецию) и заставили их действовать против нее сообща. Ливонский король Магнус за спиной Ивана Грозного также проводил двойную политику, ведя тайные переговоры с Баторием, а в начале 1578 г. открыто перешел на сторону Речи Посполитой. К этому времени русские войска утратили несколько городов в Ливонии, и в том числе бывшую столицу Ливонского ордена – Венден. Две попытки отбить город назад не увенчались успехом, и 21 октября 1578 г. у стен Вендена русские войска были впервые атакованы одновременно польскими и шведскими силами. Русская рать была разгромлена, главный воевода – князь Иван Юрьевич Голицын – бежал с поля боя. А вот русские пушкари проявили чудеса мужества и преданности государю. Целый день они сдерживали натиск неприятеля, а затем, испортив пушки, повесились на их стволах.
С этого момента Московское государство в Ливонской войне преследовали неудачи. Затянувшееся военное противостояние со всеми соседями пагубно сказалось на экономической жизни страны. Пустели города, жители которых бежали от растущих налогов и податей. Крестьяне оставляли своих помещиков, ища более легкой доли, закладываясь за монастыри, а то и вовсе подаваясь в казаки на Волгу, Дон или на Гребень (Кавказ). Многие деревни превращались в пустоши, пашни начинали зарастать лесом. Постоянные крестьянские переходы заставили Ивана Грозного в 1581 г. издать указ о заповедных летах – заповедными летами объявлялись годы, в которые переход крестьянина от помещика к помещику запрещался даже в Юрьев день. Этот новый шаг к закрепощению крестьянства, продиктованный разорением страны в условиях затяжной войны, уже не мог предотвратить военного поражения Московского государства. Летом 1579 г. армия Стефана Батория («короля Степана») осадила Полоцк и после долгой осады вынудила его русский гарнизон капитулировать; успех польско-литовских войск был закреплен взятием крепости Сокол. В следующем году Баторий двинул свои отряды на Великие Луки и овладел этим городом. Правда, развить наступление в направлении Смоленска, как предполагалось сначала, польский король не смог – 9-тысячное войско под командой старосты Филона Кмиты было разбито в семи верстах от города, близ села Настасьино, а сам польский военачальник, потеряв коня, едва смог уйти от погони в лес. В июне 1581 г. русский отряд под командой героя битвы при Молодях князя Дмитрия Хворостинина совершил глубокий рейд по тылам неприятеля, разорив посады Шклова и Могилева. Воодушевленный этим успехом, Иван Грозный не преминул уколоть польского короля, напомнив ему, что тот в отличие от самого Ивана Васильевича наследственным владетелем своего трона не является: «Мы, царь и великий князь всеа Русии по Божию изволенью, а не по многомятежному человечества хотению».