Итак, 23 августа войска заняли свои места в соответствии с диспозицией, отбив вылазку татар из города. Через день началось строительство осадных сооружений. Работы приходилось вести в очень сложных условиях — на расстоянии всего 100 м от крепостных стен, под непрерывным вражеским огнем, чаще всего по ночам, чтобы уменьшить потери. При этом приходилось отражать постоянные вылазки. Там, где туры не могли быть установлены, в землю вкапывали частокол с отверстиями для верхнего и нижнего боя. Напротив ворот, где больше всего была опасность вылазок, устраивали шанцы, выступы из сплошного ряда тур, которые позволяли вести боковой обстрел совершающих вылазку казанцев. Перед укреплениями устроили закопы — глубокие траншеи, из которых могли вести огонь казаки и стрельцы.
Все эти работы были закончены в пять дней, с 25 по 30 августа. Помешать им не смогла даже комбинированная атака, которую предприняли 28 августа совершившие вылазку защитники города и ударившие из Арского острога в тыл русской рати отряды царевича Япанчи. Последнее было особенно опасно — отряды Япанчи были свободной полевой силой, действовавшей в тылу русского войска. Поэтому уже на следующий день, 29 августа, на совете было решено устроить ловушку и покончить с силами Япанчи раз и навсегда. С этой целью 30 августа в заросших лесом оврагах у р. Казанки укрыли конницу, а полк князя А. Б. Горбатого пошел в глубокий обход. Когда конница Япанчи вновь появилась близ русских позиций, расположенные на Арском поле войска начали отступать; черемисы бросились за ними и были неожиданно атакованы с флангов конницей, а с тыла — войсками Горбатого. Окруженное войско было уничтожено, было захвачено много пленных, и Грозный решил провести «акцию устрашения». Казанцам было отправлено послание с предложением сдаться, а когда они «не учиниша ответу», царь приказал перебить всех пленников перед стенами города, на глазах у его защитников.
Взятие Казани Иваном Грозным 2 октября 1552 года. Художник Г. Угрюмов
Впрочем, согласно рассказу А. М. Курбского дело было не совсем так: «Когда же к царю привели связанных пленников, то он повелел вывести их перед шанцами, привязать к кольям заставить их умолять оставшихся в городе о том, чтобы они сдали Казань христианскому царю, а кроме того, и наши ездили и обещали казанцам в случае сдачи города жизнь свободу, как этим привязанным пленникам, так и всем остальным от имени нашего царя. Казанцы, тихо выслушав эти слова, начали стрелять ее стен города, причем не столько по нашему войску, сколько по своим пленникам, приговаривая при этом: «Лучше увидим вас мертвыми от наших басурманских рук, нежели посеченными гяурами необрезанными!» И всякую другую хулу яростно изрыгали нам на удивление».
В. М. Васнецов. Иван Грозный. 1884 г. Этюд. Дом-музей В. М. Васнецова, Москва
В ближайшие после этого дни был нанесен решающий удар по войскам Япанчи. Для этого было выделено 35–45 тыс. чел. под командованием А. Б. Горбатого. С ними он ударил на базу Япанчи — Арский острог и, сломив упорное сопротивление татар и «черемисы», захватил его. Это была важнейшая операция Казанской осады: отныне город лишился поддержки извне, и русские войска могли сконцентрировать все усилия на осадных работах.
Эти работы не прекращались ни на один день. 5 сентября был заложен порох в подкоп, который сооружался на протяжении предыдущих 10 дней и имел целью «перенять» воду у казанцев, т. е. разрушить водохранилище у Муралеевой башни. Взрыв был успешным. Он не только произвел сильное впечатление на осажденных, но и оставил их без воды. Заменить разрушенное водохранилище не могли никакие колодцы, вырытые жителями города: вода в них была «смрадная», «от тое же воды болезнь бяше в них, пухли и умираху с нее».
Еще одним важным мероприятием стало строительство огромной осадной башни под руководством Ивана Выродкова. Ее тайно соорудили за две недели в некотором удалении от города, а затем за одну ночь придвинули к стенам Казани. Эта башня дала возможность вести прицельный огонь по городским улицам, посаду, Белому озеру, куда все население ходило за водой.