Надо было вернуть на поле боя отряды Трубецкого, ушедшие в свой «табор». Тогда Пожарский и Минин обратились за помощью к келарю Троице-Сергиевой лавры Авраамию Палицину, который был посредником между «таборами» и ополчением. Они уговорили его пойти к казакам и вновь поднять их в наступление. Есть сведения, что в переговорах с казаками, выражавшими недовольство отступлением дворянских сотен ополчения, участвовал и Кузьма Минин, призывавший казаков сражаться до победного конца.
Троицкий келарь справился с задачей оказать моральное воздействие на недовольных казаков и призвал их во имя спасения Родины и православной веры напрячь все силы для участия в общей контратаке. Рассыпавшиеся отряды собирали колокольным звоном. Умные речи Авраамия Палицина и Кузьмы Минина имели успех. Большинство казаков потребовали от Трубецкого переправить свое войско в Замоскворечье, заявляя: «Пойдем и не воротимся назад, пока не истребим вконец врагов».
Войско Трубецкого повернуло назад на «ляхов» и, соединившись со стойко оборонявшимися ополченцами, восстановило оборону. Русская пехота, засев в ямах и «крапивах» Замоскворечья, перекрыла интервентам дороги к Кремлю. Вечерело, а исход боя 24 августа все еще был неясен.
К этому времени Дмитрий Пожарский и Кузьма Минин смогли привести в порядок отступившие конные сотни ополчения, собрав их против Крымского двора. Как только казаки заняли брошенные позиции в Замоскворечье, князь Дмитрий принял решение перейти в общее наступление. Сигналом для этого и была стремительная атака Кузьмы Минина, который в этот ответственный момент боя взял инициативу в свои руки.
Главные силы своего войска в минуты затишья Дмитрий Пожарский сумел сосредоточить на правом берегу Москвы-реки в районе государевых садов. Это была преимущественно спешившаяся конница.
Чашу весов в пользу русских склонили решительные действия Кузьмы Минина. Он обратился к Пожарскому с просьбой дать ему людей, чтобы ударить по врагу. Тот сказал: «Бери кого хочешь». Кузьма Минин взял из резервных отрядов ополчения, что стояли у Остоженки, три сотни конных дворян. Они не погнушались встать под начальство простого посадского человека, настолько любовь его к Родине вдохновила всех. Пожарский в помощь дворянским сотням выделил еще отряд ротмистра Хмелевского — литовского перебежчика, личного врага одного из польских магнатов.
В сумерках небольшой отряд Минина незаметно переправился через Москву-реку для нанесения удара с левого берега реки во фланг войску Ходкевича. Это был очень смелый замысел, так как русское командование уже знало, что гетман ввел в бой все свои резервы и что в районе Крымского двора им выставлен лишь небольшой заслон из двух рот — конной и пешей. Удар был настолько внезапным, что польские роты не успели даже принять боя и, преследуемые, бежали к своему лагерю, сея панику. Так «выборный человек всею землею» Кузьма Минин в решающий час сумел добиться перелома в битве.
Воспользовавшись замешательством в рядах королевских войск, пешие ополченцы во главе с князем Пожарским тотчас покинули свои укрепления в городских развалинах и ринулись в контратаку. Они решительно «пошли натиском» вперед к польскому лагерю. Удар главными силами ополчения по левому флангу войск Ходкевича был нанесен сокрушительный. За пехотинцами в бой устремилась конница.
Одновременно с атакой Пожарского в охват правого фланга войска Ходкевича пошли казаки Трубецкого. Все источники отмечают крупные силы русских, участвовавших в общей контратаке, их энергичные и одновременные действия. Так, в своем дневнике пан Будила отметил: «Русские… всею силою стали налегать на табор гетмана…» Ратники Пожарского развернутым фронтом продвигались вперед и метко разили противника.
Гетманское войско не выдержало столь решительного удара русских и побежало. Деревянный город был очищен от интервентов. Огромный обоз с продовольствием, стоявший в районе Ордынки, был окружен, а защитники его полностью перебиты. В руки победителей попали артиллерия, польские знамена и шатры.
В результате общей дружной контратаки интервенты были опрокинуты. Гетман Ходкевич стал спешно отводить свое войско из района Земляного вала. Его разгром завершила русская конница, которую воеводы Пожарский и Трубецкой бросили на преследование противника. Наступление русской конницы сочеталось с мощным огнем из пушек и пищалей. Гетман потерял при этом 500 человек убитыми; много польских панов было захвачено в плен.