Тем временем Шуйский умелыми действиями настраивал горожан, в том числе посадских людей, против повстанцев, пугая их неизбежной расправой со стороны мятежников, если Болотникову удастся занять Москву. Был выставлен на обозрение труп Лжедмитрия, чтобы люди могли сами убедиться в лживости версии о его счастливом избавлении. Агитация москвичей, ездивших для переговоров в Коломенское, сыграла свою роль: в лагере повстанцев началось брожение. На сторону царя перешли Г. Сумбулов и П. Ляпунов. Тем временем к Шуйскому подходили подкрепления. Попытка повстанцев захватить новые позиции 26 и 27 ноября не принесла удачи.
Решительное сражение произошло 2 декабря. Лагерь казаков в Заборье был осажден, большая часть повстанцев перешла на сторону царя. В разгар боя изменил Болотникову и Истома Пашков со своими ближайшими соратниками. Еще два-три дня Болотников удерживал позиции в Коломенском, после чего отступил к Калуге, сохранив, однако, десятитысячное войско.
1607 — В январе на помощь Ивану Шуйскому, осаждавшему Болотникова в Калуге, прибыли войска под руководством Ф. И. Мстиславского и М. В. Скопина-Шуйского. Но умелыми действиями Болотников сумел нанести осаждавшим немалый урон, вовремя взорвав подкоп, который должен был привести к разрушению калужского острога.
Тем временем в борьбу вступил новый самозванец — «царевич Петр». Выходец из посадских людей, Илейка Муромец был провозглашен «царевичем» (будто бы сыном царя Федора Ивановича) еще зимой 1605/06 г. Первоначально это было чисто «разбойное» движение, которое со временем стало обретать социальную и политическую окраску. По призыву Г. Шаховского, вокруг которого все настойчивее звучали требования вызвать из Польши «царя Дмитрия», чтобы его авторитетом и личным присутствием придать новые силы повстанческому движению, «Петр» прибыл в Путивль. Сюда стянулись терские, волжские, а позднее донские и запорожские казаки. В январе «Петр» сформировал войско, во главе которого поставил князей А. А. Телятевского и В. Ф. Александрова-Мосальского, и направил его под Калугу и Тулу.
В конце февраля—начале марта отряды В. Ф. Мосальского, пытавшиеся прорваться в Калугу к осажденному И. Болотникову, в жестоком сражении на реке Вырке (в районе Калуги) потерпели поражение. Раненый Мосальский попал в плен. В то же время в районе Тулы, у Серебряных Прудов, воевода А. Хилков разгромил повстанцев, возглавлявшихся князем И. Л. Мосальским. В осажденной Калуге начался голод. Шедшее на помощь осажденным войско под водительством А. А. Телятевского нанесло поражение правительственным войскам 3 мая у села Пчельни (в 40 верстах от Калуги), но в город не прорвалось. Длительная, бесплодная осада Калуги и жертвы, понесенные в боях, сказались и на правительственных войсках: воины стали разбегаться. Воспользовавшись этим, Болотников перебрался из Калуги в Тулу.
Теперь руководство взял в свои руки Телятевский, а Болотников отошел на вторые роли. Осада Тулы войсками В. И. Шуйского началась в конце июня и продолжалась четыре месяца. Падение города было предопределено начавшимся голодом и недостатком в боеприпасах, но решающую роль сыграло то, что Тула была затоплена вышедшей из берегов Упой, на которой осаждающие специально возвели плотину. Обстоятельства, при которых «царевич Петр» и Болотников попали в плен, не совсем ясны: Шуйский вел переговоры, обещая в случае добровольной сдачи сохранить им жизнь, и доведенные до критического положения предводители повстанцев действительно могли сдаться. По другой версии, их выдали Шуйскому дрогнувшие и изменившие им соратники. Как только Болотников и «Петр» оказались в руках Шуйского, все обещания были забыты: мнимого царевича повесили вблизи Данилова монастыря, а Болотникова выслали в Каргополь и там утопили.