Так как уже наступала осень и неприятелям грозила близкая зима со всеми ее лишениями, то в совете королевича потребовали решить дело внезапным ночным приступом. Но два немецких перебежчика успели предупредить о том московские власти, и осажденные не были застигнуты врасплох. Главный удар направлен был на Арбатские ворота Белого города и соседнюю с ним стену. В ночь на 1 октября поляки и запорожцы подошли к этим воротам, которые укреплены были еще внешним острогом. Петардами они вышибли острожные ворота и вломились в него; но москвичи сделали вылазку, и тут произошла жаркая, упорная сеча мечами и бердышами. На рассвете неприятели были отбиты и с большим уроном (до 3000 человек) отступили в свои таборы. У Арбатских ворот начальниками были стольник князь Василий Семенович Куракин и князь Иван Петрович Засекин; а пространством между Арбатскими и Никитскими воротами ведал окольничий Никита Васильевич Годунов. Этот неудачный приступ смутил неприятелей, ввиду единодушного и дружного отпора со стороны москвичей, грудью стоявших за своего молодого государя. Владислав снова отошел в Тушино; а затем, по совету с гетманом Ходкевичем, канцлером Сапегой, старостами и комиссарами, прислал к боярам с предложением вступить в мирные переговоры. Государь назначил уполномоченными бояр Федора Ивановича Шереметева, князя Даниила Ивановича Мезецкого и окольничего Артемия Васильевича Измайлова (снабженных титулами наместников Псковского, Суздальского и Калужского) и двух дьяков, Болотникова и Сомова. Во главе польских и литовских уполномоченных явились епископ Каменецкий князь Адам Новодворский, канцлер Лев Сапега и референдарий Александр Корвин Гонсевский. Три раза съезжались обе стороны за Тверскими воротами на речке Пресне и толковали о перемирии; но при взаимных пререканиях и преувеличенных требованиях пока не могли прийти ни к какому соглашению. Вследствие недостатка съестных припасов и конского корма Владислав покинул Тушино и пошел к Троице-Сергиеву монастырю. Передовые его отряды уже действовали в том краю; но тут они потеряли своего предводителя — лихого наездника Чаплинского, который был убит троицкими служками. Зато в окрестностях Троицы с русской стороны пал крещеный татарский наездник Михаил Тинбаев, сын Канай-мурзы, прославившийся своими богатырскими подвигами в схватках с неприятелями. Вскоре потом некоторые литовские отряды были побиты в Ярославском и Устюжском уездах. На льстивые предложения Владислава о сдаче монастырской власти архимандрит Дионисий и келарь Авраамий Палицын велели ответить пушечными выстрелами. Военные неудачи, наступившие морозы и недостаток в продовольствии, волнение наемных жолнеров, которым нечем было уплатить, делали положение Владислава критическим. Сагайдачный меж тем отделился от него, пошел под Калугу, с помощью измены захватил ее острог или внешний город и тут остался в ожидании, чем кончатся переговоры.
Владислав предложил возобновить эти переговоры. Московское правительство тем охотнее откликнулось на его предложение, что и в Москве уже сильно давали себя знать лишения и тягости осадного положения; а казачество и чернь начали вести себя неспокойно. Несколько тысяч казаков, соскучась бездействием, проломали часть одного укрепления, ушли и занялись грабежом в окрестностях столицы. Едва удалось разными обещаниями уговорить их воротиться на свои места. 23 ноября те же уполномоченные съехались под Троицей в селе Деулине. Возобновились и прежние пререкания, и заносчивые требования поляков. Особенно бранными речами отличался все тот же Гонсевский. Но твердость русских послов и плохие обстоятельства подействовали умиротворяющим образом. 1 декабря 1618 года заключено было четырнадцатилетнее перемирие на следующих главных условиях: Литве предоставлены города Смоленск, Белый, Дорогобуж, Торопец, Себеж, Красный, Новгород-Северск, Чернигов, Стародуб и некоторые другие; Москве возвращались Козельск, Можайск, Вязьма, Мещерск; Филарет Никитич, князь В. Голицын и прочие русские пленники обменивались на Струся и Будилу с товарищами; королевичу с польскими, литовскими, немецкими и черкасскими полками немедля оставить московские пределы. Владислав все-таки не отказался от своих притязаний на московский престол; но щекотливый вопрос о том был обойден в Деулинском перемирии с очевидной целью не расстроить соглашения. При всей своей невыгодности, это перемирие было радостно встречено в Москве; ибо давало наконец давно и страстно желаемое успокоение измученному Московскому государству. Царь щедро наградил Ф. И. Шереметева с товарищами.