Воинские силы Второго ополчения были довольно внушительны. Приблизительно десять тысяч составляли дворяне и дети боярские, служилые татары касимовские, казанские, сибирские и другие. Около трех тысяч — казаки и стрельцы. Значительную часть ратных людей составляли даточные — крестьяне и посадские люди, собранные по посошной разверстке. Всего войско насчитывало двадцать-тридцать тысяч человек. По составу своему это было, пожалуй, наиболее демократическое войско, объединенное общей национально-патриотической идеей. Недаром сидящие в Кремле шляхтичи с насмешкой советовали Пожарскому отпустить своих ратников «к сохам». По представлениям того времени, военное дело являлось привилегией господствующего класса. Крестьянам и горожанам, из которых в значительной степени состояло Второе ополчение, места среди них не было.
Войско Второго ополчения строилось не столько по социальному признаку, сколько в зависимости от состояния военной подготовки и боевых заслуг ратников. Принцип, предложенный К. Мининым, предусматривал деление всех ратных людей на четыре категории. Все категории получали разные денежные оклады. Поверстанные по первому разряду получали денежное жалованье 50 рублей в год, по второму — 45, по третьему — 40 и по четвертому — 30 рублей. Когда под Москвой Второе ополчение встретилось с остатками Первого ополчения, голодные и полураздетые ратники Трубецкого сказали о пришедших с завистью: «Они богатии пришли из Ярославля!»
Войско Минина и Пожарского подходило к столице с 3 по 20 августа. Свои укрепленные острожки и окопы они разместили «на-особицу» от казачьих отрядов, опасаясь дезорганизирующего влиянии стихии, царившей в казачьих таборах Первого ополчения.
22–24 августа 1612 года состоялась решающая битва за Москву с отрядом Ходкевича, который попытался прорваться на помощь к осажденному в Кремле гарнизону. Исход первого дня битвы решило вмешательство «самовольством» отрядов Трубецкого, в трудный момент переправившихся через реку Москву у Ново-Девичьего монастыря и поддержавших воинов Пожарского. Потерпев неудачу в прямой атаке, Ходкевич отвел свои силы, прикрывавшие обоз с продовольствием, к Донскому монастырю, чтобы пробиться к Кремлю через Замоскворечье. Бой возобновился 24 августа. Казаки Трубецкого ушли в свои таборы, и лишь агитация келаря Троице-Сергиева монастыря Авраамия Палицына, не только воззвавшего к патриотическим чувствам казаков, но и пообещавшего жалованье из монастырской казны, вернула их в ряды сражавшихся. Окончательный успех принесла атака отряда ополчения под личным командованием К. Минина, который потеснил силы гетмана у Крымского моста. 25 августа Ходкевич отошел на Смоленскую дорогу через Воробьевы горы и оттуда — к Вязьме. Провиант в Кремль так и не был доставлен.
Польский гарнизон не мог больше обороняться. Голод и болезни сократили численность его с трех тысяч до полутора. Надвигалась осень, и осажденные понимали, что зиму им не перенести. 22 октября был взят Китай-город.
Перед победителями открылась страшная картина. Летопись рассказывает: «Сиденье ж их бяше в Москве таково жестоко: не токмо людей побиваху и едяху, но и сами друг друга побиваху и едяху. Да не токмо живых людей побиваху, но и мертвых из земли роскопываху: как убо взяли Китай, то сами видехом очима своима, что многия тчаны насолены быша человечины».
Начались переговоры с «кремлевскими сидельцами». Вначале были выпущены боярские жены «без позору», что вызвало возмущение воинства князя Трубецкого: «Казаки ж за то князь Дмитрия (Пожарского. — А. М.) хотяша убити, что грабить не дал боярынь». Затем выпустили бояр. 27 октября сдался и польский гарнизон.
1 ноября 1612 года в Москве состоялся торжественный крестный ход с благодарственным молебном в ознаменование освобождения от поляков.
В Москве образовалось временное правительство, во главе которого с сентября 1612 года встали «во единачестве» князья Д. М. Пожарский и Д. Т. Трубецкой. Оба воеводы соединили свои приказы и прочие административные учреждения и поставили их на нейтральном месте — «на Неглимне». Вся текущая административная работа велась от имени Пожарского и Трубецкого. Они представляли собой единственную реальную власть. Царь Василий Шуйский был умерщвлен 12 сентября 1612 года в Польше, в Гостынском замке. Эфемерная власть Владислава Жигимонтовича пала вместе с падением польского гарнизона.