Михаил Салтыков и несколько бояр вновь пришли к патриарху и заявили: «Ты писал, чтобы ратные люди шли к Москве; теперь напиши им, чтобы возвратились назад». «Напишу, — отвечал Гермоген, — если ты, изменник, вместе с литовскими людьми выйдешь вон из Москвы. Если же вы останетесь, то всех благословляю помереть за православную веру, вижу ей поругание, вижу разорение святых церквей, слышу в Кремле пение латинское и не могу терпеть». Тогда патриарха взяли под стражу, запретив ему общаться с кем бы то ни было.
Тем временем ополчение Ляпунова медленно двигалось к Москве. 17 марта 16.11 года в Вербное воскресенье Гермогена на время освободили из-под стражи для торжественного шествия на осле. Но народ не пошёл за вербой, так как по Москве распространился слух, что Салтыков с поляками хотят напасть на патриарха и безоружных москвичей. По всем улицам и площадям стояли польские конные и пешие роты. Поляки-очевидцы вспоминали, что Салтыков говорил им: «Нынче был случай, и вы Москву не били, ну так они вас во вторник будут бить, и я этого ждать не буду, возьму жену и поеду к королю».
Салтыков ожидал подхода ополчения Ляпунова ко вторнику и поэтому хотел превентивно расправиться с москвичами. Поляки стали готовиться к обороне — втаскивать пушки на башни в Кремле и Китай-городе, а тем временем в московские слободы тайно проникали ратники из ляпуновского ополчения, чтобы поддержать горожан в случае нападения поляков. Пробрались и воеводы: князь Дмитрий Пожарский, Иван Бутурлин и Иван Колтовской. Но утро вторника началось как обычно — в городе было тихо, купцы отперли лавки в Китай-городе и начали торговлю. В это время на рынке пан Николай Козановский велел извозчикам идти помогать втаскивать пушки на башни. Извозчики отказались, поднялся шум, раздались крики. В Кремле находилось несколько сот немецких наёмников, перешедших к полякам при Клушине. Услышав шум, они решили, что началось восстание, выскочили на площадь и стали избивать москвичей. Их примеру последовали поляки, и началась резня безоружных людей. В тот день в Китай-городе было убито около семи тысяч человек. Князя Андрея Васильевича Голицына, сидевшего «под домашним арестом», убили охранявшие его поляки.
В это время в Белом городе русские ударили в набат, забаррикадировали улицы всем, что попадало под руку: столами, скамьями, брёвнами — и, укрывшись, стали стрелять в немцев и поляков. Из окон домов также стреляли, бросали камни и бревна.
Ратники из ополчения Ляпунова, проникшие в Москву, оказали существенную помощь горожанам. На Сретенке большой отряд москвичей собрал князь Д. М. Пожарский. К нему присоединились пушкари из находившегося рядом Пушечного двора. Говорят, что пушки со двора доставил сам Андрей Чохов — знаменитый пушечных дел мастер. Пожарскому удалось загнать поляков в Китай-город и выстроить острожек (укрепление) у церкви Введения на Лубянке, который закрывал ляхам выход из ворот Китай-города. Отряд Ивана Бутурлина дрался у Яузских ворот, а Иван Колтовской занял Замоскворечье.
Поляки были загнаны в Кремль и Китай-город. Вокруг их каменных стен тесно стояли деревянные дома Белого и Земляного городов. Идея поджечь Москву, видимо, пришла в голову многим полякам, независимо друг от друга. Как позже писал участник боя польский поручик Маскевич: «По тесноте улиц мы разделились на четыре или шесть отрядов; каждому из нас было жарко; мы не могли и не умели придумать, чем пособить себе в такой беде, как вдруг кто-то закричал: „Огня! Огня! Жги домы!“ Мы принялись жечь город, которого третья часть осталась ещё неприкосновенною — огонь не успел так скоро всего истребить. Мы действовали в сём случае по совету доброжелательных нам бояр, которые признавали необходимым сжечь Москву до основания, чтобы отнять у неприятеля все средства укрепиться...».
В середине дня 20 марта в Москве бои шли только на Сретенке. Там до вечера дрался князь Пожарский. Вечером он был тяжело ранен в голову и вынесен ратниками из боя. Его удалось увезти в Троицкий монастырь. Последнее сопротивление прекратилось. На улицах лежало около семи тысяч трупов.
Большинство москвичей, несмотря на мороз, бежали из столицы. Лишь некоторые 21 марта пришли к Гонсевскому просить о помиловании. Тот велел им снова присягнуть Владиславу и отдал приказ полякам прекратить убийства, а покорившимся москвичам иметь особый знак — подпоясываться полотенцем.