Воеводы спешно повели войско к Москве. Татарская конница наседала сзади, причиняя русским чувствительные потери: так, был полностью разгромлен Сторожевой полк опричного войска. В стычках был ранен главный воевода князь Иван Вельский. 23 мая русское войско укрылось за московскими укреплениями, заняв южные и юго-восточные кварталы города. Татары стали под городом и спалили загородный царский двор в селе Коломенском и весь хлеб, хранившийся в подмосковных селах.
24 мая был праздник Вознесения; погода стояла тихая и ясная. Ратники готовились отразить нападение, однако татары не отваживались на приступ и только пытались зажечь слободы. Вероятно, войскам при помощи москвичей удалось бы справиться с пожарами, но вдруг «поднялась буря с таким шумом, как будто обрушилось небо». Пламя с ужасающей быстротой стало распространяться по посаду. Первое время под звуки набата, раздававшиеся из всех церквей и монастырей, люди еще пытались бороться с огнем, но, когда колокола один за другим начали срываться с объятых пламенем звонниц и падать на землю, в городе воцарилась неописуемая паника, чему в немалой степени способствовали взрывы в пороховых погребах Кремля и Китай-города, от которых «вырвало две стены у Кремля». Москвичи повыскакивали из домов и бросились к северным воротам, где еще не было ни огня, ни татар. «Улицы были так полны народу, что некуда было протиснуться», — пишет очевидец. У ворот поднялась невообразимая давка, люди «в три ряда шли по головам один другого, и верхние давили тех, которые были под ними». Вместе со всеми бежали и ратники, смешавшиеся с толпой; они гибли не от вражеского оружия, а от огня и удушья. Штаден утверждает, что после пожара «в живых не осталось и 300 боеспособных людей». Тех, кто пытался отсидеться в погребах и подвалах, ждала неминуемая смерть от страшного жара. Позже в одном таком подвале, за железной дверью, нашли десятки обуглившихся тел — и это при том, что помещение было затоплено водой, доходившей до колена! Спастись от огня можно было только в Кремле, где в Успенском храме митрополит Кирилл укрыл святыню (образа, кресты и прочую церковную утварь) и казну. Но московские власти заперли Кремль еще при начале пожара и никого не пускали сюда. Все же и внутри Кремля от «пожарного зною» погибли раненый воевода князь Иван Вельский, придворный доктор Арнольф Линзей, 25 английских купцов и еще множество людей. Задохнулись и сгорели также татары, пытавшиеся грабить посадские дома и дворы.
Шесть часов бушевал огонь (по другим известиям, пожар продолжался три часа) и утих сам собой, истребив все, что могло гореть, в том числе и опричный дворец царя, возведение которого стоило огромных средств. «После пожара, — говорит Штаден, — ничего не осталось в городе — ни кошки, ни собаки». Посреди дымящихся развалин, заваленных грудами обгоревших трупов людей и животных, возвышался один полуразрушенный Кремль.
Поживиться в Москве было нечем. На другой день Девлет-Гирей, наблюдавший пожар из окрестностей села Коломенского, так и не вступив в Москву, повел орду назад в степь по Рязанской дороге. По пути он «положил впусте у великого князя всю Рязанскую землю…». Подобного разорения здесь не помнили со времен Батыя. Цветущая земля была превращена в пустыню. «Рязанская земля такая прекрасная страна, — пишет один иностранец, посетивший ее вскоре после набега крымцев, — что подобной ей я и не видывал. Если крестьянин высевает 3–4 четверти, то ему еле-еле хватает сил, чтобы собрать урожай. Земля тучна… В этой стране много лип, а в них пчел и меду…»; теперь «большая часть дворов и острогов стоят в ней пустыми, остальные сожжены». Татары разорили 36 городов к югу от Оки. Крымский посол в Польше рассказывал о баснословной добыче, захваченной ханом в этом походе; помимо прочего, он уверял, что татары захватили на Руси 60 ООО пленников и еще такое же количество людей умертвили.